JP4033072B2 - Control device for gas concentration sensor - Google Patents

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Description

本発明は、ガス濃度センサの制御装置に係り、特に、内燃機関の排気通路に配置されるガス濃度センサの制御に好適なガス濃度センサの制御装置に関する。   The present invention relates to a gas concentration sensor control device, and more particularly to a gas concentration sensor control device suitable for controlling a gas concentration sensor disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine.

従来、例えば特開2000−28575号公報に開示されるように、内燃機関の排気通路に酸素センサを備える装置が知られている。この装置において、酸素センサは、排気通路を流れる排気ガス中の酸素濃度に応じた出力を発生する。排気ガス中の酸素濃度は、排気空燃比と相関を有している。従って、従来の装置によれば、酸素センサの出力に基づいて、排気空燃比に関する情報を得ることができる。   Conventionally, as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-28575, an apparatus including an oxygen sensor in an exhaust passage of an internal combustion engine is known. In this device, the oxygen sensor generates an output corresponding to the oxygen concentration in the exhaust gas flowing through the exhaust passage. The oxygen concentration in the exhaust gas has a correlation with the exhaust air-fuel ratio. Therefore, according to the conventional apparatus, information on the exhaust air / fuel ratio can be obtained based on the output of the oxygen sensor.

この装置は、また、酸素センサに対する印加電圧V0を基準電圧から掃引電圧に変化させることにより、酸素センサの素子インピーダンスを検出する機能を有している。印加電圧V0にΔV0の変化が生ずると、そこに流れる電流Iに、素子インピーダンスRsに応じた変化ΔIが生ずる。このため、上記従来の装置は、印加電圧V0が基準電圧から掃引電圧に切り換えられることにより生ずる電圧変化ΔV0、および電流変化ΔIに基づいて素子インピーダンスRsを算出することとしている。   This device also has a function of detecting the element impedance of the oxygen sensor by changing the voltage V0 applied to the oxygen sensor from the reference voltage to the sweep voltage. When a change of ΔV0 occurs in the applied voltage V0, a change ΔI corresponding to the element impedance Rs occurs in the current I flowing therethrough. For this reason, the conventional apparatus calculates the element impedance Rs based on the voltage change ΔV0 and the current change ΔI that are generated when the applied voltage V0 is switched from the reference voltage to the sweep voltage.

特開2000−28575号公報JP 2000-28575 A

既述した通り、上記従来の装置は、酸素センサの出力に基づいて排気空燃比に関する情報を取得すると共に、酸素センサに対して掃引電圧を印加することにより素子インピーダンスを検出する。酸素センサに対して掃引電圧が印加されている間は、その出力は、掃引電圧の影響を受けた値となる。このため、掃引電圧が印加されている間は、酸素センサの出力が排気空燃比と対応しない値となる。   As described above, the conventional apparatus acquires information on the exhaust air / fuel ratio based on the output of the oxygen sensor and detects the element impedance by applying a sweep voltage to the oxygen sensor. While the sweep voltage is applied to the oxygen sensor, the output is a value affected by the sweep voltage. For this reason, while the sweep voltage is applied, the output of the oxygen sensor becomes a value that does not correspond to the exhaust air-fuel ratio.

酸素センサには、インピーダンス成分と容量成分とが含まれている。このため、酸素センサの出力は、掃引電圧の印加が停止された後、しばらくの間は排気空燃比に対応する値に復帰しない。このため、上記従来の装置においては、素子インピーダンスを検出するために酸素センサに対して掃引電圧を印加した後、その掃引電圧の影響が消滅するまでの間、排気空燃比の状態を誤検出する事態が生じ得る。   The oxygen sensor includes an impedance component and a capacitance component. For this reason, the output of the oxygen sensor does not return to a value corresponding to the exhaust air / fuel ratio for a while after the application of the sweep voltage is stopped. For this reason, in the above-described conventional apparatus, after the sweep voltage is applied to the oxygen sensor in order to detect the element impedance, the exhaust air-fuel ratio state is erroneously detected until the influence of the sweep voltage disappears. Things can happen.

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、ガス濃度センサの素子インピーダンスを検出する機能と、排気空燃比に関する情報を精度良く検知する機能とを共に実現するガス濃度センサの制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and is a gas concentration sensor that realizes both a function of detecting an element impedance of a gas concentration sensor and a function of accurately detecting information related to an exhaust air / fuel ratio. An object of the present invention is to provide a control device.

第1の発明は、上記の目的を達成するため、被検出ガス中の酸素濃度と相関を有する出力を発するガス濃度センサの制御装置であって、
インピーダンス検出用電圧を前記ガス濃度センサに印加して、当該ガス濃度センサの素子インピーダンスを検出するインピーダンス検出手段と、
前記インピーダンス検出用電圧が前記ガス濃度センサに印加された後、当該ガス濃度センサが自ら発するのと同じ電圧、或いはその電圧から見て前記インピーダンス検出用電圧と逆向きの電圧を、所定期間だけ前記ガス濃度センサに印加する逆電圧印加手段と、
前記素子インピーダンスが大きいほど、前記所定期間を長く設定する逆電圧印加期間設定手段と、を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention is a control device for a gas concentration sensor that emits an output having a correlation with an oxygen concentration in a gas to be detected.
Impedance detection means for applying an impedance detection voltage to the gas concentration sensor to detect an element impedance of the gas concentration sensor;
After the impedance detection voltage is applied to the gas concentration sensor, the same voltage as that generated by the gas concentration sensor, or a voltage opposite to the impedance detection voltage as viewed from the voltage, is applied for a predetermined period. Reverse voltage applying means for applying to the gas concentration sensor;
And reverse voltage application period setting means for setting the predetermined period to be longer as the element impedance is larger .

また、第の発明は、第の発明において、前記逆電圧印加期間設定手段は、前記ガス濃度センサが自ら発する電圧と前記インピーダンス検出用電圧との差が小さいほど、前記所定期間を短く設定することを特徴とする。 In a second aspect based on the first aspect , the reverse voltage application period setting means sets the predetermined period shorter as the difference between the voltage generated by the gas concentration sensor and the impedance detection voltage is smaller. It is characterized by doing.

また、第の発明は、被検出ガス中の酸素濃度と相関を有する出力を発するガス濃度センサの制御装置であって、
インピーダンス検出用電圧を前記ガス濃度センサに印加して、当該ガス濃度センサの素子インピーダンスを検出するインピーダンス検出手段と、
前記インピーダンス検出用電圧が前記ガス濃度センサに印加された後、所定期間は、前記ガス濃度センサの出力を破棄するデータ破棄手段と、
前記素子インピーダンスが大きいほど、前記所定期間を長く設定するデータ破棄期間設定手段と、を備えることを特徴とする。
A third invention is a control device for a gas concentration sensor that emits an output having a correlation with an oxygen concentration in a gas to be detected.
Impedance detection means for applying an impedance detection voltage to the gas concentration sensor to detect an element impedance of the gas concentration sensor;
Data discarding means for discarding the output of the gas concentration sensor for a predetermined period after the impedance detection voltage is applied to the gas concentration sensor;
Data discard period setting means for setting the predetermined period to be longer as the element impedance is larger .

また、第の発明は、被検出ガス中の酸素濃度と相関を有する出力を発するガス濃度センサの制御装置であって、
所定間隔毎に、インピーダンス検出用電圧を前記ガス濃度センサに印加して、当該ガス濃度センサの素子インピーダンスを検出するインピーダンス検出手段と、
前記素子インピーダンスが大きいほど、前記所定間隔を長く設定するインピーダンス検出間隔設定手段と、
を備えることを特徴とする。
A fourth invention is a control device for a gas concentration sensor that emits an output having a correlation with an oxygen concentration in a gas to be detected.
Impedance detection means for detecting an element impedance of the gas concentration sensor by applying an impedance detection voltage to the gas concentration sensor at predetermined intervals;
Impedance detection interval setting means for setting the predetermined interval longer as the element impedance is larger;
It is characterized by providing.

また、第の発明は、第の発明において、
前記素子インピーダンスの検出後、所定期間が経過した時点から、前記ガス濃度センサに再び前記インピーダンス検出用電圧が印加されるまでの期間を、当該ガス濃度センサの出力取得期間とする出力取得期間設定手段と、
前記素子インピーダンスが大きいほど、前記所定期間を長く設定する出力非取得期間設定手段と、
を備えることを特徴とする。
The fifth invention is the fourth invention, wherein
Output acquisition period setting means for setting a period from when a predetermined period has elapsed after detection of the element impedance to when the impedance detection voltage is applied again to the gas concentration sensor as an output acquisition period of the gas concentration sensor When,
An output non-acquisition period setting means for setting the predetermined period to be longer as the element impedance is larger;
It is characterized by providing.

また、第6の発明は、第4または第5の発明において、
前記インピーダンス検出間隔設定手段は、前記素子インピーダンスが所定閾値以上である領域で、当該素子インピーダンスが大きいほど前記所定間隔を長く設定するものであり
前記素子インピーダンスが前記所定閾値を下回る領域で、前記所定間隔を、前記素子インピーダンスが前記所定閾値と一致する場合に設定される所定間隔に比して長く設定する低インピーダンス時検出間隔設定手段を更に備えることを特徴とする。
The sixth invention is the fourth or fifth invention, wherein
The impedance detection interval setting means, the area wherein the element impedance is equal to or greater than a predetermined threshold value, which is set longer the predetermined distance as the element impedance is large,
Low-impedance detection interval setting means for setting the predetermined interval longer than a predetermined interval set when the element impedance matches the predetermined threshold in a region where the element impedance is lower than the predetermined threshold. It is characterized by providing .

この発明は以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
第1の発明によれば、ガス濃度センサに対してインピーダンス検出用電圧が印加された後、速やかに、ガス濃度センサの出力を自らが発する電圧、つまり、排気空燃比と対応する出力に収束させることができる。このため、本発明によれば、素子インピーダンスを検出する機能と、排気空燃比に関する情報を精度良く検知する機能とを共に実現することができる。また、この発明によれば、ガス濃度センサの素子インピーダンスが大きく、インピーダンス検出用電圧の影響が消滅するのに長い期間を要する場合ほど、その影響を消滅させるための電圧の印加期間(所定期間)を長くすることができる。このため、本発明によれば、インピーダンス検出用電圧の影響を短時間で効率良く消滅させることができる。
Since the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained.
According to the first invention, after the impedance detection voltage is applied to the gas concentration sensor, the output of the gas concentration sensor is quickly converged to the voltage generated by itself, that is, the output corresponding to the exhaust air-fuel ratio. be able to. Therefore, according to the present invention, it is possible to realize both the function of detecting the element impedance and the function of accurately detecting information related to the exhaust air / fuel ratio. Further, according to the present invention, the voltage application period (predetermined period) for eliminating the influence of the gas concentration sensor is larger when the element impedance of the gas concentration sensor is larger and the influence of the impedance detection voltage needs longer. Can be lengthened. For this reason, according to the present invention, the influence of the impedance detection voltage can be eliminated efficiently in a short time.

の発明によれば、ガス濃度センサが自ら発する電圧とインピーダンス検出用電圧との差が小さく、インピーダンス検出用電圧の影響が短期間で消滅させ易い場合ほど、その影響を消滅させるための電圧の印加期間(所定期間)を短くすることができる。このため、本発明によれば、インピーダンス検出用電圧の影響を短時間で効率良く消滅させることができる。 According to the second invention, the difference between the voltage generated by the gas concentration sensor and the impedance detection voltage is so small that the influence of the impedance detection voltage can be easily extinguished in a short period of time. The application period (predetermined period) can be shortened. For this reason, according to the present invention, the influence of the impedance detection voltage can be eliminated efficiently in a short time.

の発明によれば、インピーダンス検出用電圧の影響がガス濃度センサの出力に表れる所定期間の間は、ガス濃度センサの出力を破棄することができる。このため、本発明によれば、素子インピーダンスを検出する機能と、排気空燃比に関する情報を精度良く検知する機能とを共に実現することができる。また、この発明によれば、ガス濃度センサの素子インピーダンスが大きく、インピーダンス検出用電圧の影響が長期に渡って表れ易いほどデータを破棄する期間(所定期間)を長くすることができる。このため、本発明によれば、ガス濃度センサの出力に基づく排気空燃比状態の誤検出を有効に防ぐことができる。 According to the third aspect , the output of the gas concentration sensor can be discarded during a predetermined period when the influence of the impedance detection voltage appears in the output of the gas concentration sensor. For this reason, according to the present invention, it is possible to realize both the function of detecting the element impedance and the function of accurately detecting information related to the exhaust air / fuel ratio. Further, according to the present invention, the period (predetermined period) for discarding data can be lengthened so that the element impedance of the gas concentration sensor is large and the influence of the impedance detection voltage is likely to appear for a long time. Therefore, according to the present invention, erroneous detection of the exhaust air / fuel ratio state based on the output of the gas concentration sensor can be effectively prevented.

の発明によれば、ガス濃度センサの素子インピーダンスが大きいほど、インピーダンス検出用電圧の印加間隔(所定間隔)を長くすることができる。このため、本発明によれば、素子インピーダンスの大小に関わらず、ガス濃度センサの出力が排気空燃比の状態と正しく対応する期間を適正に確保することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, the impedance detection voltage application interval (predetermined interval) can be increased as the element impedance of the gas concentration sensor increases. For this reason, according to the present invention, it is possible to appropriately ensure a period in which the output of the gas concentration sensor correctly corresponds to the state of the exhaust air-fuel ratio regardless of the element impedance.

の発明によれば、ガス濃度センサの出力にインピーダンス検出用電圧の影響が表れる期間(所定期間)が終了した時点から、出力取得期間を開始させることができる。そして、素子インピーダンスが大きく、インピーダンス検出用電圧の影響が長期に渡って残存し易いほど、上記の所定期間を長くすることができる。このため、本発明によれば、素子インピーダンスの大小に関わらず、ガス濃度センサの出力が正しく排気空燃比の状態と対応する期間を、出力取得期間として確保することができる。 According to the fifth aspect of the invention, the output acquisition period can be started from the end of the period (predetermined period) in which the influence of the impedance detection voltage appears on the output of the gas concentration sensor. The predetermined period can be lengthened as the element impedance is large and the influence of the impedance detection voltage is likely to remain for a long time. For this reason, according to the present invention, it is possible to ensure a period in which the output of the gas concentration sensor correctly corresponds to the exhaust air-fuel ratio regardless of the element impedance as the output acquisition period.

の発明によれば、素子インピーダンスが所定閾値を下回る領域では、素子インピーダンスが所定閾値と一致する場合より、インピーダンス検出用電圧の印加間隔(所定間隔)を長くすることができる。つまり、本発明によれば、素子インピーダンスが低く、インピーダンスの検出に伴って大きな電流が流れる状況下では、素子インピーダンスの検出頻度を下げることができる。このため、本発明によれば、素子インピーダンスの低い状況下で、ガス濃度センサが過大なダメージを受けるのを有効に防ぐことができる。 According to the sixth aspect, in the region where the element impedance is below the predetermined threshold, the impedance detection voltage application interval (predetermined interval) can be made longer than when the element impedance matches the predetermined threshold. That is, according to the present invention, the detection frequency of the element impedance can be lowered under the condition that the element impedance is low and a large current flows along with the detection of the impedance. For this reason, according to the present invention, it is possible to effectively prevent the gas concentration sensor from being excessively damaged under a condition where the element impedance is low.

以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is common in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

実施の形態1.
[回路構成の説明]
図1は、本発明の実施の形態1の構成を説明するための図を示す。図1に示すように、本実施形態のシステムは、酸素センサ10とECU(Electronic Control Unit)20を備えている。本実施形態において、酸素センサ10は、内燃機関の排気通路に配置され、排気ガス中の酸素濃度に応じたセンサ出力、より具体的には、排気空燃比がリッチであるかリーンであるかを表すセンサ出力を発生するものとする。
Embodiment 1 FIG.
[Description of circuit configuration]
FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the system of this embodiment includes an oxygen sensor 10 and an ECU (Electronic Control Unit) 20. In the present embodiment, the oxygen sensor 10 is disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine, and sensor output corresponding to the oxygen concentration in the exhaust gas, more specifically, whether the exhaust air-fuel ratio is rich or lean. Assume that a sensor output is generated.

図1において、酸素センサ10は、インピーダンス成分と起電力成分とを含むものとして等価的に示されている。すなわち、酸素センサ10は、被検出ガス中の酸素濃度に応じた電圧を発生する起電力式のセンサである。本実施形態では、端子OX1B側が高圧側となり、端子E2側が低圧側となるように酸素センサ10とECU20が接続されている。ECU20は、OX1B端子とE2端子との間に発生する電圧を見ることで、排気空燃比がリッチであるかリーンであるかを判断することができる。   In FIG. 1, the oxygen sensor 10 is equivalently shown as including an impedance component and an electromotive force component. That is, the oxygen sensor 10 is an electromotive force type sensor that generates a voltage corresponding to the oxygen concentration in the gas to be detected. In the present embodiment, the oxygen sensor 10 and the ECU 20 are connected such that the terminal OX1B side is the high voltage side and the terminal E2 side is the low pressure side. The ECU 20 can determine whether the exhaust air-fuel ratio is rich or lean by looking at the voltage generated between the OX1B terminal and the E2 terminal.

酸素センサ10の素子インピーダンスRsは、温度特性を有しており、酸素センサ10が高温になるほど小さな値となる。酸素センサ10を正常に機能させるためには、酸素センサ10の温度を活性温度に制御する必要がある。酸素センサ10の温度は、素子インピーダンスRsと相関を有するため、その温度を上記の活性温度に制御するうえで、素子インピーダンスRsが正確に検知できると便利である。また、素子インピーダンスRsが正確に検知できれば、その値から、酸素センサ10の異常診断を行うことも可能である。このように、酸素センサ10については、素子インピーダンスRsを正確に検出することにつき要求が存在している。   The element impedance Rs of the oxygen sensor 10 has temperature characteristics, and becomes smaller as the oxygen sensor 10 becomes higher in temperature. In order for the oxygen sensor 10 to function normally, it is necessary to control the temperature of the oxygen sensor 10 to the activation temperature. Since the temperature of the oxygen sensor 10 has a correlation with the element impedance Rs, it is convenient that the element impedance Rs can be accurately detected when the temperature is controlled to the above active temperature. Further, if the element impedance Rs can be accurately detected, it is possible to perform an abnormality diagnosis of the oxygen sensor 10 from the value. Thus, the oxygen sensor 10 has a demand for accurately detecting the element impedance Rs.

ECU20は、上記の要求に応えて、酸素センサ10の素子インピーダンスRsを精度良く検出する機能を有している。つまり、本実施形態において用いられるECU20は、酸素センサ10が自ら発する電圧(OX1B端子とE2端子との間に発生する電圧)に基づいて排気空燃に関する情報を取得する機能と、酸素センサ10の素子インピーダンスRsを検出する機能の双方を併せ持つユニットである。以下、ECU20の回路構成、およびその機能を詳細に説明する。   The ECU 20 has a function of accurately detecting the element impedance Rs of the oxygen sensor 10 in response to the above request. In other words, the ECU 20 used in the present embodiment has a function of acquiring information related to exhaust air / fuel based on a voltage generated by the oxygen sensor 10 itself (voltage generated between the OX1B terminal and the E2 terminal), and the oxygen sensor 10. This unit has both the function of detecting the element impedance Rs. Hereinafter, the circuit configuration and function of the ECU 20 will be described in detail.

ECU20は、第1スイッチ素子22を備えている。第1スイッチ素子22には、5Vの定電圧(電源電圧)が供給されている。第1スイッチ素子22のゲートは、第1ポート24に連通している。ECU20は、必要に応じて、この第1ポート24にON指令を発することにより第1スイッチ素子22をON状態とする。   The ECU 20 includes a first switch element 22. A constant voltage (power supply voltage) of 5V is supplied to the first switch element 22. The gate of the first switch element 22 communicates with the first port 24. The ECU 20 turns on the first switch element 22 by issuing an ON command to the first port 24 as necessary.

第1スイッチ素子22は、第2抵抗26を介して第1サンプリング点28に接続されている。第1サンプリング点28は、第1抵抗30を介してECU20の外部端子OX1Bと導通していると共に、第1コンデンサ31を介してECU20の外部端子E2と導通している。   The first switch element 22 is connected to the first sampling point 28 via the second resistor 26. The first sampling point 28 is electrically connected to the external terminal OX1B of the ECU 20 via the first resistor 30, and is electrically connected to the external terminal E2 of the ECU 20 via the first capacitor 31.

第1サンプリング点28は、時定数の小さなフィルタ回路を介して、第1AD変換器(ADC1)32に接続されている。上記のフィルタ回路は、直列に接続された2つの抵抗34,36と、第1AD変換器32の入力端子と接地線との間に配置されたコンデンサ38とを備えている。上記2つの抵抗34,36の間には、それらの接続点の電位を5V以下にガードするためのダイオード40が接続されている。   The first sampling point 28 is connected to the first AD converter (ADC1) 32 through a filter circuit having a small time constant. The filter circuit includes two resistors 34 and 36 connected in series, and a capacitor 38 disposed between the input terminal of the first AD converter 32 and the ground line. Between the two resistors 34 and 36, a diode 40 for guarding the potential at the connection point to 5V or less is connected.

第1AD変換器32は、その入力端子に供給されるアナログ信号をディジタル信号に変換して出力することができる。第1AD変換器32の入力端子には、既述した時定数の小さなフィルタ回路を介して、第1サンプリング点28の電位が供給されている。このため、第1AD変換器32は、第1サンプリング点28の電位を、その電位が高周波で変化する場合においても、精度良くディジタル化して出力することができる。ECU20は、後述の如く、所定の状況下で第1AD変換器32が発するディジタル信号を、第1サンプリング点28の電位と認識して素子インピーダンスRsの検出処理に利用する。   The first AD converter 32 can convert an analog signal supplied to its input terminal into a digital signal and output it. The potential of the first sampling point 28 is supplied to the input terminal of the first AD converter 32 via the filter circuit having a small time constant described above. Therefore, the first AD converter 32 can digitize and output the potential of the first sampling point 28 with high accuracy even when the potential changes at a high frequency. As will be described later, the ECU 20 recognizes the digital signal generated by the first AD converter 32 under a predetermined condition as the potential of the first sampling point 28 and uses it for the detection process of the element impedance Rs.

第1サンプリング点28には、また、第3抵抗41を介して第2スイッチ素子42が接続されている。この第2スイッチ素子42のゲートには、第2ポート44が接続されている。ECU20は、必要に応じて、この第2ポート44にON指令を発することにより第2スイッチ素子42をON状態とする。従って、ECU20は、第2ポート44にON指令を発生させることにより、第1サンプリング点28を第3抵抗41を介して外部端子E2に導通させることができる。   A second switch element 42 is connected to the first sampling point 28 via a third resistor 41. A second port 44 is connected to the gate of the second switch element 42. The ECU 20 turns on the second switch element 42 by issuing an ON command to the second port 44 as necessary. Therefore, the ECU 20 can cause the first sampling point 28 to be connected to the external terminal E2 via the third resistor 41 by generating an ON command at the second port 44.

ECU20において、第1抵抗30と外部端子OX1Bとの間には、第2サンプリング点50が形成されている。第2サンプリング点50には、酸素センサ10と並列に配置された出力検出用抵抗52の一端が接続されている。出力検出用抵抗52は、酸素センサ10の素子インピーダンスRsに比して十分に大きなインピーダンスを有している。従って、第2サンプリング点50に電源電圧が供給されていない場合(第1スイッチ素子22がOFFである場合)、第2サンプリング点50には、酸素センサ10の起電力に相当する電圧が発生する。また、第2サンプリング点50に電源電圧が供給されている場合(第1スイッチ素子22がONである場合)は、酸素センサ10を流れる電流Iと、素子インピーダンスRsとの積に相当する電圧が第2サンプリング点50に発生する。   In the ECU 20, a second sampling point 50 is formed between the first resistor 30 and the external terminal OX1B. One end of an output detection resistor 52 arranged in parallel with the oxygen sensor 10 is connected to the second sampling point 50. The output detection resistor 52 has a sufficiently large impedance compared to the element impedance Rs of the oxygen sensor 10. Therefore, when the power supply voltage is not supplied to the second sampling point 50 (when the first switch element 22 is OFF), a voltage corresponding to the electromotive force of the oxygen sensor 10 is generated at the second sampling point 50. . When the power supply voltage is supplied to the second sampling point 50 (when the first switch element 22 is ON), a voltage corresponding to the product of the current I flowing through the oxygen sensor 10 and the element impedance Rs is Occurs at the second sampling point 50.

第2サンプリング点50には、時定数の小さなフィルタ回路を介して、第2AD変換器(ADC2)54が接続されている。上記のフィルタ回路は、直列に接続された2つの抵抗56,58と、第2AD変換器54の入力端子と接地線との間に配置されたコンデンサ60とを備えている。上記2つの抵抗56,58の間には、それらの接続点の電位を5V以下にガードするためのダイオード62が接続されている。   A second AD converter (ADC2) 54 is connected to the second sampling point 50 through a filter circuit having a small time constant. The above filter circuit includes two resistors 56 and 58 connected in series, and a capacitor 60 disposed between the input terminal of the second AD converter 54 and the ground line. Between the two resistors 56 and 58, a diode 62 for guarding the potential at the connection point to 5 V or less is connected.

第2AD変換器54は、その入力端子に供給されるアナログ信号をディジタル信号に変換して出力することができる。第2AD変換器54の入力端子には、既述した時定数の小さなフィルタ回路を介して、第2サンプリング点50が接続されている。このため、第2AD変換器54は、第2サンプリング点50の電位を、その電位が高周波で変化する場合においても、精度良くディジタル化して出力することができる。ECU20は、後述の如く、所定の状況下で第2AD変換器54が発するディジタル信号を、第2サンプリング点50の電位と認識して素子インピーダンスRsの検出処理に利用する。   The second AD converter 54 can convert an analog signal supplied to its input terminal into a digital signal and output it. The second sampling point 50 is connected to the input terminal of the second AD converter 54 via the filter circuit having a small time constant as described above. Therefore, the second AD converter 54 can digitize and output the potential of the second sampling point 50 with high accuracy even when the potential changes at a high frequency. As will be described later, the ECU 20 recognizes the digital signal generated by the second AD converter 54 under a predetermined condition as the potential of the second sampling point 50 and uses it for the detection process of the element impedance Rs.

第2サンプリング点50には、更に、抵抗64およびコンデンサ66からなるフィルタ回路を介して、第3AD変換器(ADC3)68が接続されている。第3AD変換器68の前段に設けられたフィルタ回路は、十分に大きな時定数を有しており、第2サンプリング点50における電圧の低周波成分だけを通過させる。このため、第3AD変換器68は、ノイズなどの影響を受けることなく、第2サンプリング点50の定常的な電圧値に相当するディジタル信号を精度良く生成することができる。ECU20は、後述の如く、所定の状況下で第3AD変換器68が発するディジタル信号を、酸素センサ10の出力信号として認識し、被検出ガス中の酸素濃度の検出処理に利用する。   A third AD converter (ADC 3) 68 is further connected to the second sampling point 50 through a filter circuit including a resistor 64 and a capacitor 66. The filter circuit provided in the previous stage of the third AD converter 68 has a sufficiently large time constant, and allows only the low frequency component of the voltage at the second sampling point 50 to pass through. For this reason, the third AD converter 68 can accurately generate a digital signal corresponding to a steady voltage value at the second sampling point 50 without being affected by noise or the like. As will be described later, the ECU 20 recognizes a digital signal generated by the third AD converter 68 under a predetermined condition as an output signal of the oxygen sensor 10 and uses it for the detection process of the oxygen concentration in the gas to be detected.

[ECUの動作説明]
(酸素濃度情報の検出処理)
ECU20は、酸素センサ10の素子インピーダンスRsを検出しようとする場合を除き、第1ポート24をOFFとする。第1ポート24がOFFであれば第1スイッチ素子22がOFFとなり、第2サンプリング点50の電位は、定常的には酸素センサ10の起電力に相当する値となる(図1参照)。この場合、第3AD変換器68の出力は、酸素センサ10のセンサ出力と一致する値となる。ECU20は、そのような状況下で第3AD変換器68が発するディジタル信号を所定周期毎(例えば、4msec毎)に検出し、その検出値に基づいて排気ガス中の酸素濃度に関する情報を取得する。
[Explanation of ECU operation]
(Detection process of oxygen concentration information)
The ECU 20 turns off the first port 24 except when trying to detect the element impedance Rs of the oxygen sensor 10. If the first port 24 is OFF, the first switch element 22 is OFF, and the potential of the second sampling point 50 is constantly a value corresponding to the electromotive force of the oxygen sensor 10 (see FIG. 1). In this case, the output of the third AD converter 68 is a value that matches the sensor output of the oxygen sensor 10. Under such circumstances, the ECU 20 detects a digital signal generated by the third AD converter 68 every predetermined period (for example, every 4 msec), and acquires information on the oxygen concentration in the exhaust gas based on the detected value.

(素子インピーダンスRsの算出処理)
図2は、酸素センサ10の素子インピーダンスRsを算出するためのモードにおいて実現されるECU20の動作を説明するためのタイミングチャートである。より具体的には、図2(A)および図2(B)は、それぞれ第1ポート24および第2ポート44の状態を示す波形である。また、図2(C)〜図2(E)は、それぞれ第1乃至第3AD変換器32,54,68の入力端子に供給される電位の変化を表す波形である。
(Element impedance Rs calculation process)
FIG. 2 is a timing chart for explaining the operation of the ECU 20 realized in the mode for calculating the element impedance Rs of the oxygen sensor 10. More specifically, FIGS. 2A and 2B are waveforms showing the states of the first port 24 and the second port 44, respectively. 2C to 2E are waveforms representing changes in potential supplied to the input terminals of the first to third AD converters 32, 54, and 68, respectively.

ECU20は、素子インピーダンスRsの算出モードでは、原則として第2ポート44をOFFとする(図2(B)参照)。この場合、第2スイッチ素子42がOFF状態となり、ECU20の内部では、第1抵抗30とセンサ素子10との直列回路に対して、第1コンデンサ31だけが並列に接続された状態が形成される。以下、それらの要素により形成される並列回路を「R1・Rs-C1並列回路」と称す。尚、ECU20は、酸素センサ10と並列に接続された出力検出抵抗52を備えているが、その抵抗値(例えば1.5MΩ)が酸素センサ10の素子インピーダンスRs(数10KΩ以下)に比して十分に大きいため、ここではその存在は無視できるものとする。   In principle, the ECU 20 turns off the second port 44 in the element impedance Rs calculation mode (see FIG. 2B). In this case, the second switch element 42 is turned off, and a state in which only the first capacitor 31 is connected in parallel to the series circuit of the first resistor 30 and the sensor element 10 is formed in the ECU 20. . Hereinafter, the parallel circuit formed by these elements is referred to as “R1 · Rs-C1 parallel circuit”. The ECU 20 includes an output detection resistor 52 connected in parallel with the oxygen sensor 10, but its resistance value (for example, 1.5 MΩ) is smaller than the element impedance Rs (several tens KΩ or less) of the oxygen sensor 10. Since it is large enough, it can be ignored here.

素子インピーダンスRsの算出が要求されると、ECU20は、第2ポート44をOFFとしたまま、その時点で第1ポート24をONとする(図2(A)参照)。第1ポート24がONとされると、第1スイッチ素子22がON状態となり、第2抵抗26に対して電源電圧5Vが印加され始める。この電圧は、第2抵抗26を通って第1サンプリング点28に作用し、R1・Rs-C1並列回路に印加される。   When the calculation of the element impedance Rs is requested, the ECU 20 turns on the first port 24 at that time while keeping the second port 44 off (see FIG. 2A). When the first port 24 is turned on, the first switch element 22 is turned on, and the power supply voltage 5V starts to be applied to the second resistor 26. This voltage acts on the first sampling point 28 through the second resistor 26 and is applied to the R1 · Rs-C1 parallel circuit.

第1サンプリング点28に対して、上記の電圧が印加され始めると、以後、その点の電位VS1は、時定数τで上昇し、最終的には、第2抵抗26の抵抗値R2と、第1抵抗30および酸素センサ10の合成抵抗値R1+Rsとの分圧により決定される値に収束する。この場合、その収束値VS1および上記の時定数τは、それぞれ以下に示す(1)式または(2)式により表すことができる。
VS1=5・(R1+Rs)/(R2+R1+Rs) ・・・(1)
τ=C1/{1/(Rs+R1)+1/R2} ・・・(2)
When the above voltage starts to be applied to the first sampling point 28, the potential VS1 at that point thereafter increases with the time constant τ, and finally the resistance value R2 of the second resistor 26, 1 converges to a value determined by the partial pressure of the resistance 30 and the combined resistance value R1 + Rs of the oxygen sensor 10. In this case, the convergence value VS1 and the time constant τ can be expressed by the following equation (1) or (2), respectively.
VS1 = 5 ・ (R1 + Rs) / (R2 + R1 + Rs) (1)
τ = C1 / {1 / (Rs + R1) + 1 / R2} (2)

図1に示す回路において、第1サンプリング点28の電位VS1は、第1AD変換器32に供給されている。このため、第1AD変換器32の出力は、上記(1)式および(2)式により表されるVS1と同様の変化を示す。図2(C)に示す波形は、第1ポート24がON状態とされた後、第1AD変換器32の出力が、そのように変化している状態を示している。   In the circuit shown in FIG. 1, the potential VS <b> 1 at the first sampling point 28 is supplied to the first AD converter 32. For this reason, the output of the first AD converter 32 shows the same change as VS1 expressed by the above equations (1) and (2). The waveform shown in FIG. 2C shows a state in which the output of the first AD converter 32 changes in such a manner after the first port 24 is turned on.

第1サンプリング点28の電位VS1が上記の如く変化する過程において、酸素センサ10には、次式で表される電流Iが流通する。
I=VS1/(R1+Rs) ・・・(3)
In the process of changing the potential VS1 of the first sampling point 28 as described above, a current I represented by the following formula flows through the oxygen sensor 10.
I = VS1 / (R1 + Rs) (3)

この際、第2サンプリング点50の電位VS2は、電流Iと素子インピーダンスRsを用いて以下のように表すことができる。
VS2=Rs・I ・・・(4)
At this time, the potential VS2 of the second sampling point 50 can be expressed as follows using the current I and the element impedance Rs.
VS2 = Rs · I (4)

第1サンプリング点28の電位VS1が時定数τで変化することから、上記(3)式の関係を満たす電流Iも、また、上記(4)式の関係を満たす第2サンプリング点50の電位VS2も、それぞれ時定数τで変化することになる。図1に示す回路において、第2サンプリング点50の電位VS2は、第2AD変換器54に供給されている。このため、第2AD変換器54の出力は、上記(4)式および(2)式により表されるVS2と同様の変化を示す。図2(D)に示す波形は、第1ポート24がON状態とされた後、第2AD変換器54の出力が、そのように変化している状態を示している。   Since the potential VS1 of the first sampling point 28 changes with the time constant τ, the current I satisfying the relationship of the above expression (3) is also the potential VS2 of the second sampling point 50 satisfying the relationship of the above expression (4). Also change with the time constant τ. In the circuit shown in FIG. 1, the potential VS2 of the second sampling point 50 is supplied to the second AD converter 54. Therefore, the output of the second AD converter 54 shows the same change as VS2 expressed by the above equations (4) and (2). The waveform shown in FIG. 2D shows a state in which the output of the second AD converter 54 has changed in such a manner after the first port 24 is turned on.

酸素センサ10を流れる電流Iは、第1サンプリング点28の電位VS1と、第2サンプリング点50の電位VS2と、第1抵抗30の抵抗値R1とを用いることにより、以下のように表すことができる。
I=(VS1−VS2)/R1 ・・・(5)
The current I flowing through the oxygen sensor 10 can be expressed as follows by using the potential VS1 of the first sampling point 28, the potential VS2 of the second sampling point 50, and the resistance value R1 of the first resistor 30. it can.
I = (VS1-VS2) / R1 (5)

上記(4)式および(5)式より、素子インピーダンスRsは、次式のように表すことができる。
Rs=VS2/I
=VS2・R1/(VS1−VS2) ・・・(6)
From the above equations (4) and (5), the element impedance Rs can be expressed as the following equation.
Rs = VS2 / I
= VS2 / R1 / (VS1-VS2) (6)

以上説明した通り、本実施形態の回路では、酸素センサ10の素子インピーダンスRsを、第1ポート24がONとされた後に第1サンプリング点28および第2サンプリング点50に生ずる電位VS1,VS2に基づいて算出することができる。ところで、第1ポート24がONとされた後の第1サンプリング点28の電位VS1および第2サンプリング点50の電位VS2には、第1ポート24がONされる以前から生じているリーク電流等の影響が重畳している。従って、素子インピーダンスRsを精度良く算出するためには、そのリーク電流等の影響を排除することが望ましい。   As described above, in the circuit of this embodiment, the element impedance Rs of the oxygen sensor 10 is based on the potentials VS1 and VS2 generated at the first sampling point 28 and the second sampling point 50 after the first port 24 is turned on. Can be calculated. By the way, the potential VS1 of the first sampling point 28 and the potential VS2 of the second sampling point 50 after the first port 24 is turned on are not limited to the leakage current generated before the first port 24 is turned on. The effect is superimposed. Therefore, in order to calculate the element impedance Rs with high accuracy, it is desirable to eliminate the influence of the leakage current and the like.

そこで、ECU20は、第1ポート24がONされる直前の電位VS1(以下、「VS1OFF」とする)と第1ポート24がONされた後の電位VS1(以下、「VS1ON」とする)との差ΔVS1を求め、更に、第1ポート24がONされる直前の電位VS2(以下、「VS2OFF」とする)と第1ポート24がONされた後の電位VS2(以下、「VS2ON」とする)との差ΔVS2を求め、それらを上記(6)式に当てはめることにより、次式に従って素子インピーダンスRsを算出することとしている。
Rs=ΔVS2・R1/(ΔVS1−ΔVS2)
=(VS2ON−VS2OFF)・R1/{(VS1OFF−VS1ON)−(VS2OFF−VS2ON)}
・・・(7)
Therefore, the ECU 20 has a potential VS1 immediately before the first port 24 is turned ON (hereinafter referred to as “VS1OFF”) and a potential VS1 after the first port 24 is turned ON (hereinafter referred to as “VS1ON”). The difference ΔVS1 is obtained, and the potential VS2 immediately before the first port 24 is turned on (hereinafter referred to as “VS2OFF”) and the potential VS2 after the first port 24 is turned on (hereinafter referred to as “VS2ON”). The element impedance Rs is calculated according to the following equation by obtaining the difference ΔVS2 between the two and applying them to the above equation (6).
Rs = ΔVS2 ・ R1 / (ΔVS1−ΔVS2)
= (VS2ON-VS2OFF) · R1 / {(VS1OFF-VS1ON)-(VS2OFF-VS2ON)}
... (7)

但し、リーク電流等の影響が小さく、VS1OFFとVS2OFFとがほぼ等しい場合には、必ずしも上記(7)式の関係を用いる必要はない。その場合は、上記(6)式に従って、(VS1=VS1ON、VS2=VS2ONとして)素子インピーダンスRsを算出すればよい。   However, when the influence of the leakage current or the like is small and VS1OFF and VS2OFF are almost equal, it is not always necessary to use the relationship of the above equation (7). In that case, the element impedance Rs may be calculated according to the above equation (6) (assuming VS1 = VS1ON and VS2 = VS2ON).

既述した通り、ECU20は、第1AD変換器32によって第1サンプリング点28の電位を検出することができ、更に、第2AD変換器54によって第2サンプリング点50の電位を検出することができる。このため、ECU20は、素子インピーダンスRsの算出が要求される場合に、具体的には以下のような手順でその算出を行っている。   As described above, the ECU 20 can detect the potential of the first sampling point 28 by the first AD converter 32 and can detect the potential of the second sampling point 50 by the second AD converter 54. Therefore, when the calculation of the element impedance Rs is required, the ECU 20 specifically performs the calculation according to the following procedure.

(i)第1ポート24がONされる直前に、第1AD変換器32の出力をVS1OFFとして検出し、かつ、第2AD変換器54の出力をVS2OFFとして検出する。
(ii)上記の検出の終了後、第1ポート24をON状態とする。
(iii)第1ポートがON状態とされた後、VS1が収束値に達するための期間(例えば135μsec)が経過した時点で、第1AD変換器32の出力をVS1ONとして検出し、かつ、第2AD変換器54の出力をVS2ONとして検出する。
(iv)上記の検出の終了後、第1ポート24をOFF状態に戻す。
(v)上記(i)〜(iii)の処理により検出したVS1OFF、VS1ON、VS2ONおよびVS2ONを、上記(7)式に代入して素子インピーダンスRsを算出する。
(i) Immediately before the first port 24 is turned ON, the output of the first AD converter 32 is detected as VS1OFF, and the output of the second AD converter 54 is detected as VS2OFF.
(ii) After the above detection is completed, the first port 24 is turned on.
(iii) When a period (for example, 135 μsec) for VS1 to reach the convergence value after the first port is turned on, the output of the first AD converter 32 is detected as VS1ON, and the second AD The output of the converter 54 is detected as VS2ON.
(iv) After the above detection is completed, the first port 24 is returned to the OFF state.
(v) The element impedance Rs is calculated by substituting VS1OFF, VS1ON, VS2ON and VS2ON detected by the processes (i) to (iii) into the above equation (7).

[素子インピーダンスRsの算出に伴う課題の説明]
図3は、酸素センサ10の特性を忠実に表した場合の等価回路図を示す。この図に示すように、酸素センサ10は、起電力成分およびインピーダンス成分に加えて、容量成分を有している。このような成分で構成される回路に対して電圧が印加されると、容量成分に電荷が蓄電される。蓄電された電荷が放電されるまでの間は、酸素センサ10に対する電圧印加が停止された後も、酸素センサ10の端子間に生ずる電圧は、起電力成分により発せられる電圧に比して高い値となる。つまり、酸素センサ10のセンサ出力(出力電圧)は、容量成分に蓄電された電荷が放電されるまでの間は、排気ガス中の酸素濃度に対して過大な値となる。
[Explanation of problems associated with the calculation of element impedance Rs]
FIG. 3 shows an equivalent circuit diagram when the characteristics of the oxygen sensor 10 are faithfully represented. As shown in this figure, the oxygen sensor 10 has a capacitive component in addition to the electromotive force component and the impedance component. When a voltage is applied to a circuit composed of such components, charges are stored in the capacitive component. Until the stored charge is discharged, even after the voltage application to the oxygen sensor 10 is stopped, the voltage generated between the terminals of the oxygen sensor 10 is higher than the voltage generated by the electromotive force component. It becomes. That is, the sensor output (output voltage) of the oxygen sensor 10 becomes an excessive value with respect to the oxygen concentration in the exhaust gas until the electric charge stored in the capacitive component is discharged.

図4は、素子インピーダンスRsを算出するために酸素センサ10に電圧が印加された前後におけるセンサ出力の波形を示す。図中に破線で示す波形は、第1ポート24がOFFとされた後、酸素センサ10に蓄えられた電荷を自然放電させた場合のセンサ出力波形である。また、図中に実線で示す波形は、第1ポート24がONからOFFに切り換えられた直後に、酸素センサ10に蓄えられた電荷を強制放電させた場合のセンサ出力波形である。図1に示す回路構成においては、第2ポート44をONとすることで、つまり、第2スイッチ素子42をON状態とすることで酸素センサ10に蓄えられた電荷を強制放電させることができる。図4中に実線で示す波形は、より具体的には、第1ポート24がONからOFFとされた直後に、所定期間だけ第2ポート44をONとした場合に得られる波形である。   FIG. 4 shows the waveform of the sensor output before and after the voltage is applied to the oxygen sensor 10 in order to calculate the element impedance Rs. A waveform indicated by a broken line in the figure is a sensor output waveform when the charge stored in the oxygen sensor 10 is naturally discharged after the first port 24 is turned off. Further, the waveform indicated by the solid line in the figure is a sensor output waveform when the charge stored in the oxygen sensor 10 is forcibly discharged immediately after the first port 24 is switched from ON to OFF. In the circuit configuration shown in FIG. 1, the charge stored in the oxygen sensor 10 can be forcibly discharged by turning on the second port 44, that is, by turning on the second switch element. More specifically, the waveform indicated by the solid line in FIG. 4 is a waveform obtained when the second port 44 is turned ON for a predetermined period immediately after the first port 24 is turned OFF from ON.

図4中に破線で示す通り、酸素センサ10に蓄えられた電荷が自然放電される場合は、酸素センサ10に対する電圧印加が止められた後、しばらくの間(ここでは、3サンプリング期間の間)は、センサ出力が、酸素センサ10が自ら発する出力に対して過大な値となる。このような過大なセンサ出力(×で示す出力)は、排気ガス中の酸素濃度と対応していないため、酸素濃度に関する情報を得るための基礎としてその出力を用いるべきではない。   As indicated by a broken line in FIG. 4, when the charge stored in the oxygen sensor 10 is spontaneously discharged, the voltage application to the oxygen sensor 10 is stopped for a while (here, for three sampling periods). The sensor output becomes an excessive value with respect to the output generated by the oxygen sensor 10 itself. Such an excessive sensor output (output indicated by x) does not correspond to the oxygen concentration in the exhaust gas, and therefore the output should not be used as a basis for obtaining information on the oxygen concentration.

これに対して、酸素センサ10に蓄えられた電荷が強制放電される場合、つまり、第2ポート44が所定期間だけONとされる場合は、図4中に実線で示す通り、酸素センサ10に対する電圧印加が止められた後、センサ出力は即座に接地電位を経て本来の出力に収束する。この場合、酸素センサ10に対する電圧印加が止められた直後から、酸素センサ10のセンサ出力は、排気ガス中の酸素濃度に正しく対応した値となる。そこで、ECU20は、素子インピーダンスRsを算出すべく第1ポート24をON→OFFさせた後、所定期間だけ第2ポート44をONさせて、酸素センサ10に蓄えられた電荷を強制放電させることとした。   On the other hand, when the electric charge stored in the oxygen sensor 10 is forcibly discharged, that is, when the second port 44 is turned on for a predetermined period, as shown by the solid line in FIG. After the voltage application is stopped, the sensor output immediately passes through the ground potential and converges to the original output. In this case, immediately after the voltage application to the oxygen sensor 10 is stopped, the sensor output of the oxygen sensor 10 becomes a value that correctly corresponds to the oxygen concentration in the exhaust gas. Therefore, the ECU 20 turns on the first port 24 to calculate the element impedance Rs and then turns on the second port 44 for a predetermined period to forcibly discharge the charge stored in the oxygen sensor 10. did.

図2(A)および図2(B)は、第1ポート24がOFFされるのと同時に第2ポート44がONされ、所定期間の後に第2ポート44がOFFされる様子を示している。本実施形態において、ECU20は、第3AD変換器68に供給されている酸素センサ10の出力を4msecのサンプリング周期で取り込む。また、図2(C)〜図2(E)は、酸素センサ10に対して電圧が印加され始めた後、上記の如く第2ポートがONされることにより、第1乃至第3AD変換器32,54,68への入力電圧が、何れも4msecを待たずに酸素センサ10が自ら発する本来の出力に収束している様子を示している。第3AD変換器68に対する入力電圧がこのような変化を示す場合、ECU20によりサンプリングされる全てのセンサ出力は、排気ガス中の酸素濃度と正しく対応したものとなる。このため、本実施形態のシステムによれば、素子インピーダンスRsを算出するための電圧印加に影響されることなく、素子インピーダンスRsの算出処理が終われば常に正しく排気ガス中の酸素濃度に関する情報を検知することができる。   2A and 2B show a state in which the second port 44 is turned on at the same time as the first port 24 is turned off, and the second port 44 is turned off after a predetermined period. In the present embodiment, the ECU 20 captures the output of the oxygen sensor 10 supplied to the third AD converter 68 at a sampling period of 4 msec. 2C to 2E show that the first to third AD converters 32 are turned on when the second port is turned on as described above after the voltage starts to be applied to the oxygen sensor 10. , 54 and 68, the input voltage to the oxygen sensor 10 is converged to the original output generated by itself without waiting for 4 msec. When the input voltage to the third AD converter 68 shows such a change, all sensor outputs sampled by the ECU 20 correctly correspond to the oxygen concentration in the exhaust gas. For this reason, according to the system of the present embodiment, the information regarding the oxygen concentration in the exhaust gas is always detected correctly when the calculation process of the element impedance Rs ends without being affected by the voltage application for calculating the element impedance Rs. can do.

図5は、上記の機能を実現するためにECU20が実行する制御ルーチンのフローチャートを示す。尚、図5に示すルーチンは、酸素センサ10の出力をサンプリングすべき時刻毎(例えば4msec毎)に起動される割り込みルーチンであるものとする。   FIG. 5 shows a flowchart of a control routine executed by the ECU 20 in order to realize the above function. Note that the routine shown in FIG. 5 is an interrupt routine that is started at each time (for example, every 4 msec) at which the output of the oxygen sensor 10 should be sampled.

図5に示すルーチンでは、先ず、カウンタTCOUNTのカウントアップが行われる(ステップ100)。
カウンタTCOUNTは、素子インピーダンスRsの算出処理が実行される毎にクリアされ、その後の経過時間を計数するためのカウンタである。
In the routine shown in FIG. 5, first, the counter TCOUNT is counted up (step 100).
The counter TCOUNT is cleared every time the element impedance Rs calculation process is executed, and is a counter for counting the elapsed time thereafter.

次に、カウンタTCOUNTの計数値が、素子インピーダンス算出間隔T1に達しているか否かが判別される(ステップ101)。
その結果、TCOUNT≧T1が成立しないと判別された場合は、以後、第3AD変換器68により酸素センサ10の出力が取り込まれた後(AD取り込みの後)、今回の処理サイクルが終了される(ステップ102)。
上記の処理によれば、素子インピーダンスRsの算出処理が終了した後、TCOUNT≧T1が成立するまでの間は、サンプリングタイミング毎に酸素センサ10の出力が、排気ガス中の酸素濃度に関する情報を表すものとして取り込まれる。
Next, it is determined whether or not the count value of the counter TCOUNT has reached the element impedance calculation interval T1 (step 101).
As a result, when it is determined that TCOUNT ≧ T1 is not established, the processing cycle of this time is ended after the output of the oxygen sensor 10 is taken in by the third AD converter 68 (after the AD is taken in) ( Step 102).
According to the above processing, after the calculation processing of the element impedance Rs is completed and until TCOUNT ≧ T1, the output of the oxygen sensor 10 represents information on the oxygen concentration in the exhaust gas at every sampling timing. Captured as a thing.

上記ステップ101において、TCOUNT≧T1が成立すると判別された場合は、その時点で素子インピーダンスRsの算出処理が実行され、かつ、カウンタTCOUNTがゼロにクリアされる(ステップ104)。
素子インピーダンスRsの算出処理では、具体的には、上述した(i)〜(v)の処理、つまり、第1ポート24をONとして酸素センサ10に電圧を印加し、その際に生ずるVS1およびVS2の変化に基づいて素子インピーダンスRsを算出する処理が実行される。
If it is determined in step 101 that TCOUNT ≧ T1 is established, element impedance Rs calculation processing is executed at that time, and the counter TCOUNT is cleared to zero (step 104).
In the process of calculating the element impedance Rs, specifically, the above-described processes (i) to (v), that is, the first port 24 is turned on and a voltage is applied to the oxygen sensor 10, and VS1 and VS2 generated at that time are generated. A process for calculating the element impedance Rs is executed based on the change in.

素子インピーダンスRsの算出処理が終了し、第1ポート24がOFF状態とされると、次に、第2ポート44のON時間が算出される(ステップ106)。
既述した通り、ECU20は、素子インピーダンスRsの算出後に、酸素センサ10に蓄えられた電荷を強制放電させるべく、第2ポート44をON状態とする。この際、第2ポート44は、電荷の強制放電が終了したら、速やかにOFFされることが望ましい。そこで、本ステップ106では、電荷の強制放電に必要なON時間の設定が行われる。
When the calculation process of the element impedance Rs is completed and the first port 24 is turned off, the ON time of the second port 44 is calculated (step 106).
As described above, after calculating the element impedance Rs, the ECU 20 turns on the second port 44 in order to forcibly discharge the electric charge stored in the oxygen sensor 10. At this time, it is desirable that the second port 44 is quickly turned off after the forced discharge of the charge is completed. Therefore, in this step 106, the ON time necessary for the forced discharge of charge is set.

図6は、上記ステップ106において、第2ポート44のON時間を設定する際の手順を説明するための図を示す。図6において左側に示す図は、素子インピーダンスRsと第2ポート44のON時間との関係を定めたマップである。また、図6において、右側に示す図は、酸素センサ10が自らの起電力により発するセンサ出力と、第2ポート44のON時間との関係を定めたマップである。上記ステップ106では、これら2つのマップによりそれぞれ決定されるON時間を掛け合わせることで得られる時間が第2ポート44のON時間として設定される。   FIG. 6 is a diagram for explaining the procedure for setting the ON time of the second port 44 in step 106. The diagram shown on the left side in FIG. 6 is a map that defines the relationship between the element impedance Rs and the ON time of the second port 44. In addition, in FIG. 6, the diagram shown on the right side is a map that defines the relationship between the sensor output generated by the oxygen sensor 10 by its own electromotive force and the ON time of the second port 44. In step 106, a time obtained by multiplying the ON times determined by these two maps is set as the ON time of the second port 44.

図6に示すマップによれば、第2ポート44のON時間は、素子インピーダンスRsが大きいほど、長期に設定される。第1ポート24がONとされ、酸素センサ10に対して電圧が印加された場合、その到達電位は、素子インピーダンスRsが大きいほど高圧となる。酸素センサ10に蓄えられる電荷は、上記の到達電位が高いほど多量となる。このため、第1ポート24がOFFされた後、その電荷を強制放電させるためには、素子インピーダンスRsが大きいほど長い時間を要する。上記ステップ106の処理によれば、そのような要求が満たされるように第2ポートのON時間を設定することができる。   According to the map shown in FIG. 6, the ON time of the second port 44 is set to be longer as the element impedance Rs is larger. When the first port 24 is turned on and a voltage is applied to the oxygen sensor 10, the potential reached increases as the element impedance Rs increases. The charge stored in the oxygen sensor 10 becomes larger as the above-mentioned potential is higher. For this reason, in order to forcibly discharge the charge after the first port 24 is turned off, the longer the element impedance Rs, the longer the time required. According to the processing of step 106, the ON time of the second port can be set so that such a request is satisfied.

また、図6に示すマップによれば、第2ポート44のON時間は、酸素センサ10が通常発するセンサ出力が高いほど短期に設定される。第1ポート24がOFFとされ、酸素センサ10に対する電圧印加が止められた後、酸素センサ10のセンサ出力は、電圧印加時における出力と通常の出力との差が小さいほど早期に通常の出力に復帰し易い。つまり、本実施形態においては、酸素センサ10の通常のセンサ出力が高圧であるほど、第1ポート24をOFFとした後、そのセンサ出力は早期に通常の値に復帰する。従って、第2ポート44のON時間は、酸素センサ10の通常のセンサ出力が高いほど、短い時間に設定されることが望ましい。上記ステップ106の処理によれば、第2ポートのON時間は、このような要求をも満たすように設定することができる。   Further, according to the map shown in FIG. 6, the ON time of the second port 44 is set to be shorter as the sensor output normally generated by the oxygen sensor 10 is higher. After the first port 24 is turned off and the voltage application to the oxygen sensor 10 is stopped, the sensor output of the oxygen sensor 10 becomes the normal output earlier as the difference between the output at the time of voltage application and the normal output is smaller. Easy to return. That is, in this embodiment, the higher the normal sensor output of the oxygen sensor 10 is, the more the sensor output returns to the normal value earlier after the first port 24 is turned off. Therefore, it is desirable to set the ON time of the second port 44 to a shorter time as the normal sensor output of the oxygen sensor 10 is higher. According to the processing in step 106, the ON time of the second port can be set so as to satisfy such a request.

図5に示すルーチンでは、次に、第2ポート44のON処理が実行される(ステップ108)。
ここでは、具体的には、第2ポート44を、上記ステップ106において設定されたON時間だけONとする処理が実行される。本ステップ108の処理が実行されることにより、酸素センサ10のセンサ出力は、第1ポート24がOFFされた後、速やかに通常の出力、つまり、排気ガス中の酸素濃度の状態を正しく表す出力に復帰する。
In the routine shown in FIG. 5, next, the ON process of the second port 44 is executed (step 108).
Here, specifically, a process of turning on the second port 44 for the ON time set in step 106 is executed. By executing the processing of step 108, the sensor output of the oxygen sensor 10 is a normal output immediately after the first port 24 is turned off, that is, an output that correctly represents the state of the oxygen concentration in the exhaust gas. Return to.

上記ステップ108の処理が終了した後、再びサンプリングタイミングが到来すると、今度は、ステップ101の条件が成立しないと判断され、再び上記ステップ102の処理が実行される。酸素センサ10のセンサ出力は、その時点以前に通常の出力に復帰している。このため、ECU20は、素子インピーダンスRsを算出した直後のサンプリングタイミングから、排気ガス中の酸素濃度に対応するセンサ出力を正しく検知することができる。   When the sampling timing comes again after the processing of step 108 is completed, it is determined that the condition of step 101 is not satisfied, and the processing of step 102 is executed again. The sensor output of the oxygen sensor 10 has returned to the normal output before that time. For this reason, the ECU 20 can correctly detect the sensor output corresponding to the oxygen concentration in the exhaust gas from the sampling timing immediately after calculating the element impedance Rs.

以上説明した通り、図5に示すルーチンによれば、素子インピーダンスRsを算出する過程で酸素センサ10に蓄えられた電荷を、第2ポート44をONとすることで強制的に放電させることができる。そして、このルーチンによれば、素子インピーダンスRsの算出に伴う電圧印加に影響されることなく、サンプリングタイミング毎に、排気ガス中の酸素濃度に関する情報を正しく検知することができる。このため、本実施形態の装置によれば、酸素センサ10の素子インピーダンスRsを正しく検出する機能と、排気ガス中の酸素濃度に関する情報を精度良く検知する機能とを共に実現することができる。   As described above, according to the routine shown in FIG. 5, the charge stored in the oxygen sensor 10 in the process of calculating the element impedance Rs can be forcibly discharged by turning on the second port 44. . And according to this routine, the information regarding the oxygen concentration in exhaust gas can be correctly detected for every sampling timing, without being influenced by the voltage application accompanying calculation of element impedance Rs. For this reason, according to the apparatus of this embodiment, it is possible to realize both a function of correctly detecting the element impedance Rs of the oxygen sensor 10 and a function of accurately detecting information related to the oxygen concentration in the exhaust gas.

ところで、上述した実施の形態1においては、素子インピーダンスRsを算出する際に酸素センサ10の正側端子に正の電圧を印加し、その後、酸素センサ10の正側端子の電位を下げる(接地する)ことによりセンサ出力の早期復帰を実現することとしているが、センサ出力を通常の出力に早期復帰させるための手法はこれに限定されるものではない。すなわち、素子インピーダンスRsを算出する際に酸素センサ10の負側端子に負の電圧を印加し、その後、酸素センサの負側端子の電位を上げることによりセンサ出力の早期復帰を図ることとしてもよい。   By the way, in Embodiment 1 mentioned above, when calculating element impedance Rs, a positive voltage is applied to the positive terminal of the oxygen sensor 10, and then the potential of the positive terminal of the oxygen sensor 10 is lowered (grounded). However, the method for quickly returning the sensor output to the normal output is not limited to this. That is, when the element impedance Rs is calculated, a negative voltage may be applied to the negative terminal of the oxygen sensor 10 and then the potential of the negative terminal of the oxygen sensor may be raised to quickly return the sensor output. .

また、上述した実施の形態1においては、酸素センサ10に対して電圧が印加された後、センサ出力の早期復帰を図るべく、酸素センサ10に対する印加電圧をゼロVとすることとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、センサ出力の早期復帰を図るべく酸素センサ10に加える電圧は、酸素センサ10が通常発するセンサ出力(出力電圧)、或いはその出力電圧から見て素子インピーダンスRsを算出するために印加した電圧と逆向きの電圧であればよい。   In the first embodiment described above, the voltage applied to the oxygen sensor 10 is set to zero V in order to quickly return the sensor output after the voltage is applied to the oxygen sensor 10. The invention is not limited to this. That is, the voltage applied to the oxygen sensor 10 in order to quickly return the sensor output is the sensor output (output voltage) normally generated by the oxygen sensor 10 or the voltage applied to calculate the element impedance Rs as seen from the output voltage. Any reverse voltage may be used.

また、上述した実施の形態1においては、ECU20の制御対象が酸素センサ(排気空燃比がリッチであるかリーンであるかに応じた出力を発するセンサ)に限定されているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明は、酸素センサに限らず、被検出ガス中の酸素濃度(空燃比)を表す出力を発する空燃比センサに適用することとしてもよい。   In the first embodiment described above, the control target of the ECU 20 is limited to an oxygen sensor (a sensor that generates an output according to whether the exhaust air-fuel ratio is rich or lean). It is not limited to. That is, the present invention is not limited to the oxygen sensor, and may be applied to an air-fuel ratio sensor that generates an output representing the oxygen concentration (air-fuel ratio) in the gas to be detected.

尚、上述した実施の形態1においては、第2ポート44のON時間が前記第1の発明における「所定時間」に相当していると共に、ECU20が、上記ステップ104の処理を実行することにより前記第1の発明における「インピーダンス検出手段」が、上記ステップ108の処理を実行することにより前記第1の発明における「逆電圧印加手段」が、それぞれ実現されている。
また、上述した実施の形態1においては、ECU20が、上記ステップ106の処理を実行することにより前記第または第の発明における「逆電圧印加期間設定手段」が実現されている。
In the first embodiment described above, the ON time of the second port 44 corresponds to the “predetermined time” in the first aspect of the invention, and the ECU 20 executes the processing of step 104 described above. The “impedance detecting means” in the first invention realizes the “reverse voltage applying means” in the first invention by executing the processing of step 108 described above.
In the first embodiment described above, the “reverse voltage application period setting means” according to the first or second aspect of the present invention is realized by the ECU 20 executing the processing of step 106.

実施の形態2.
次に、図7乃至図9を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。
本実施形態のシステムは、図1に示す構成を用いて、ECU20に、上記図5に示すルーチンに代えて後述する図8に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The system of the present embodiment can be realized by causing the ECU 20 to execute a routine shown in FIG. 8 to be described later instead of the routine shown in FIG. 5 using the configuration shown in FIG.

上述した実施の形態1では、酸素センサ10に対して素子インピーダンスRsを算出すべく電圧を印加した後に、酸素センサ10に蓄えられた電荷を強制放電させることにより、排気ガス中の酸素濃度と正しく対応しないセンサ出力の取り込みを防止することとしている。これに対して、本実施形態のシステムは、酸素センサ10に電圧が印加された後、センサ出力にその電圧印加の影響が残存する期間中は、センサ出力を正規の値として取り込まないこととして、誤差を含むセンサ出力の取り込みを防止する点に特徴を有している。   In the first embodiment described above, after applying a voltage to the oxygen sensor 10 to calculate the element impedance Rs, the electric charge stored in the oxygen sensor 10 is forcibly discharged, so that the oxygen concentration in the exhaust gas is correctly set. Incorporation of sensor output that is not supported is to be prevented. On the other hand, in the system of the present embodiment, after a voltage is applied to the oxygen sensor 10, the sensor output is not captured as a normal value during a period in which the influence of the voltage application remains on the sensor output. It is characterized in that it prevents the sensor output including errors from being taken in.

図7は、酸素センサ10に対して素子インピーダンスRsを算出するための電圧が印加された前後におけるセンサ出力の変化を示す。図7中に破線で示す波形は、素子インピーダンスRsが大きく、電圧印加に伴ってセンサ出力が大きく上昇した場合の波形を示す。また、図7中に実線で示す波形は、素子インピーダンスRsが小さく、電圧印加に伴うセンサ出力の上昇が小さい場合の波形を示す。   FIG. 7 shows changes in the sensor output before and after the voltage for calculating the element impedance Rs is applied to the oxygen sensor 10. A waveform indicated by a broken line in FIG. 7 indicates a waveform in the case where the element impedance Rs is large and the sensor output greatly increases with voltage application. In addition, the waveform indicated by the solid line in FIG. 7 is a waveform in the case where the element impedance Rs is small and the increase in sensor output due to voltage application is small.

図7に示すように、酸素センサ10が大きな素子インピーダンスRsを有する場合(破線の場合)は、電圧印加に伴ってセンサ出力が上昇した後、その値が本来の値、つまり、排気ガス中の酸素濃度に対応する値に低下するまでに比較的長い期間を要する。また、酸素センサ10の素子インピーダンスRsが小さい場合は、電圧印加の後、比較的短時間でセンサ出力が本来の値に復帰する。このため、センサ出力が一定の間隔でサンプリングされるとすれば、誤差を含むセンサ出力の取得回数、つまり、本実施形態において破棄すべきデータの取得回数は、素子インピーダンスRsが大きい場合に、その値Rsが小さい場合に比して多数となる。そこで、本実施形態において、ECU20は、素子インピーダンスRsを算出すべく酸素センサ10に電圧を印加した後、算出された素子インピーダンスRsに応じた回数だけ、サンプリングされたデータ(センサ出力)を、誤差を含むものとして破棄することとしている。   As shown in FIG. 7, when the oxygen sensor 10 has a large element impedance Rs (in the case of a broken line), the sensor output increases with voltage application, and then the value is the original value, that is, in the exhaust gas. It takes a relatively long period to decrease to a value corresponding to the oxygen concentration. Further, when the element impedance Rs of the oxygen sensor 10 is small, the sensor output returns to the original value in a relatively short time after voltage application. For this reason, if the sensor output is sampled at a constant interval, the number of sensor outputs including errors, that is, the number of acquisitions of data to be discarded in the present embodiment is The number is larger than when the value Rs is small. Therefore, in the present embodiment, the ECU 20 applies a voltage to the oxygen sensor 10 to calculate the element impedance Rs, and then converts the sampled data (sensor output) to an error according to the calculated number of times according to the element impedance Rs. It is supposed to be discarded as containing.

図8は、上記の機能を実現すべくECU20が本実施形態において実行する制御ルーチンのフローチャートを示す。尚、図8において、上記図5に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。   FIG. 8 shows a flowchart of a control routine executed by the ECU 20 in the present embodiment in order to realize the above function. In FIG. 8, steps that are the same as the steps shown in FIG. 5 are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted or simplified.

図8に示すルーチンでは、ステップ101において素子インピーダンスRsの算出間隔T1が経過している(TCOUNT≧T1が成立している)と判断されると、ステップ104の処理(素子インピーダンスRsの算出、およびカウンタTCOUNTのクリア)の終了後に、データ破棄回数AD1が算出される(ステップ110)。
図9は、データ破棄回数AD1と素子インピーダンスRsとの関係を定めたマップの一例を示す。ECU20は、図9に示すようなマップを記憶しており、本ステップ110では、このマップを参照することにより、上記ステップ104において算出された素子インピーダンスRsに対応するデータ破棄回数を算出する。図9に示すマップによれば、素子インピーダンスRsが大きく、電圧印加の影響がセンサ出力に残存し易いほど、データ破棄回数AD1を大きな値に設定することができる。
In the routine shown in FIG. 8, when it is determined in step 101 that the element impedance Rs calculation interval T1 has elapsed (TCOUNT ≧ T1 is established), the processing in step 104 (element impedance Rs calculation, and After the completion of the counter TCOUNT), the data discard count AD1 is calculated (step 110).
FIG. 9 shows an example of a map that defines the relationship between the number of data discards AD1 and the element impedance Rs. The ECU 20 stores a map as shown in FIG. 9, and in this step 110, by referring to this map, the number of data discards corresponding to the element impedance Rs calculated in the above step 104 is calculated. According to the map shown in FIG. 9, the data discard count AD1 can be set to a larger value as the element impedance Rs is larger and the influence of voltage application is more likely to remain in the sensor output.

図8に示すルーチンでは、次に、カウンタADCOUNTのクリア処理が行われる(ステップ112)。
ADCOUNTは、素子インピーダンスRsの算出処理の後の実行されたセンサ出力のサンプリング回数を計数するためのカウンタである。ECU20は、本ステップ112の処理が終了すると、今回の処理サイクルを終了させる。
In the routine shown in FIG. 8, next, the counter ADCOUNT is cleared (step 112).
ADCOUNT is a counter for counting the number of times the sensor output is executed after the element impedance Rs calculation process. When the processing of this step 112 is completed, the ECU 20 ends the current processing cycle.

図8に示すルーチンでは、ステップ101においてTCOUNT≧T1が成立しないと判別された場合は、ステップ102においてセンサ出力がサンプリングされた後、カウンタADCOUNTのインクリメント処理が行われる(ステップ114)。
上記の処理によれば、素子インピーダンス算出間隔T1が経過するまでの間は、サンプリング間隔毎に(ルーチンの起動毎に)、センサ出力をサンプリングし、また、カウンタADCOUNTの計数値をインクリメントすることができる。
In the routine shown in FIG. 8, if it is determined in step 101 that TCOUNT ≧ T1 is not established, the sensor output is sampled in step 102, and then the counter ADCOUNT is incremented (step 114).
According to the above processing, until the element impedance calculation interval T1 elapses, the sensor output is sampled at every sampling interval (every time the routine is started), and the count value of the counter ADCOUNT is incremented. it can.

図8に示すルーチンでは、次に、カウンタADCOUNTの計数値がデータ破棄回数AD1以下であるかが判別される(ステップ116)。
その結果、ADCOUNT≦AD1が成立すると判別される間は、上記ステップ102においてサンプリングされたセンサ出力(データ)が破棄される(ステップ118)。
そして、ADCOUNT≦AD1が成立しないと判別されるようになると、ステップ118の処理がジャンプされ、取り込まれたデータが破棄されることなく今回の処理サイクルが終了される。
In the routine shown in FIG. 8, it is next determined whether or not the count value of the counter ADCOUNT is equal to or less than the data discard count AD1 (step 116).
As a result, while it is determined that ADCOUNT ≦ AD1, the sensor output (data) sampled in step 102 is discarded (step 118).
If it is determined that ADCOUNT ≦ AD1 does not hold, the processing of step 118 is jumped, and the current processing cycle is terminated without discarding the fetched data.

以上説明した通り、図8に示すルーチンによれば、素子インピーダンスRsを算出すべく、酸素センサ10に対して電圧が印加された後、所定のデータ破棄回数AD1分は、サンプリングされたセンサ出力を破棄することができる。そして、データ破棄回数AD1は、素子インピーダンスRsに基づいて、センサ出力に誤差が重畳すると予想される期間に対応するように設定することができる。このため、本実施形態のシステムによれば、酸素センサ10の素子インピーダンスRsを算出する機能と、排気ガス中の酸素濃度に関する情報を常に精度良く検知する機能とを共に実現することができる。   As described above, according to the routine shown in FIG. 8, after a voltage is applied to the oxygen sensor 10 to calculate the element impedance Rs, the sampled sensor output is output for a predetermined data discard count AD1. Can be discarded. The data discard count AD1 can be set to correspond to a period in which an error is expected to be superimposed on the sensor output based on the element impedance Rs. For this reason, according to the system of the present embodiment, it is possible to realize both the function of calculating the element impedance Rs of the oxygen sensor 10 and the function of always detecting information on the oxygen concentration in the exhaust gas with high accuracy.

ところで、上述した実施の形態2においては、データ破棄回数AD1を、酸素センサ10の素子インピーダンスRsに基づいて設定することとしているが、その設定の手法はこれに限定されるものではなく、AD1を設定する際には、実施の形態1の場合と同様に、酸素センサ10の通常のセンサ出力値を考慮してもよい。より具体的には、データ破棄回数は、酸素センサ10の通常のセンサ出力値と、電圧印加時におけるセンサ出力の到達値との差が小さく、データの収束に要する時間が短いと予想されるほど、小さな値に設定することとしてもよい。   In the second embodiment described above, the data discard count AD1 is set based on the element impedance Rs of the oxygen sensor 10. However, the setting method is not limited to this, and AD1 is set as follows. When setting, the normal sensor output value of the oxygen sensor 10 may be considered as in the case of the first embodiment. More specifically, the number of data discards is such that the difference between the normal sensor output value of the oxygen sensor 10 and the reached value of the sensor output at the time of voltage application is so small that the time required for data convergence is short. Alternatively, a small value may be set.

また、上述した実施の形態2においては、ECU20の制御対象が酸素センサ(排気空燃比がリッチであるかリーンであるかに応じた出力を発するセンサ)に限定されているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明は、酸素センサに限らず、被検出ガス中の酸素濃度(空燃比)を表す出力を発する空燃比センサに適用することとしてもよい。   In the second embodiment described above, the control target of the ECU 20 is limited to an oxygen sensor (a sensor that generates an output according to whether the exhaust air-fuel ratio is rich or lean). It is not limited to. That is, the present invention is not limited to the oxygen sensor, and may be applied to an air-fuel ratio sensor that generates an output representing the oxygen concentration (air-fuel ratio) in the gas to be detected.

尚、上述した実施の形態2においては、データ破棄回数AD1に対応する期間が前記第の発明における「所定期間」に相当していると共に、ECU20が、上記ステップ104の処理を実行することにより前記第の発明における「インピーダンス検出手段」が、上記ステップ118の処理を実行することにより前記第の発明における「データ破棄手段」が、それぞれ実現されている。
また、上述した実施の形態2においては、ECU20が、上記ステップ110の処理を実行することにより前記第の発明における「データ破棄期間設定手段」が実現されている。
In the second embodiment described above, the period corresponding to the data discard count AD1 corresponds to the “predetermined period” in the third aspect of the invention, and the ECU 20 executes the process of step 104 above. "impedance detection means" according to the third invention, the "data discarding means" according to the third embodiment is realized by executing the process of step 118 is implemented, respectively.
In the second embodiment described above, the “data discard period setting means” according to the third aspect of the present invention is implemented when the ECU 20 executes the processing of step 110 described above.

実施の形態3.
次に、図10および図11を参照して、本発明の実施の形態3について説明する。
本実施形態のシステムは、図1に示す構成を用いて、ECU20に、上記図5に示すルーチンに代えて後述する図11に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
Embodiment 3 FIG.
Next, Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIG. 10 and FIG.
The system of the present embodiment can be realized by causing the ECU 20 to execute a routine shown in FIG. 11 described later instead of the routine shown in FIG. 5 using the configuration shown in FIG.

本実施形態において、ECU20は、上述した実施の形態1の場合と同様に、素子インピーダンス算出間隔T1が経過する毎に、素子インピーダンスRsを算出するための処理を実行する。素子インピーダンスRsを算出する際には、既述した通り酸素センサ10に電圧が印加される。酸素センサ10の出力は、その電圧印加の影響が消えるまでの間は、排気ガス中の酸素濃度と正確には対応しない値となる。このため、排気ガス中の酸素濃度に関する情報をセンサ出力に基づいて正確に検知することができるのは、そのセンサ出力から電圧印加の影響が消滅した後、素子インピーダンス算出間隔T1が経過するまでの間に限られる。   In the present embodiment, the ECU 20 executes a process for calculating the element impedance Rs every time the element impedance calculation interval T1 elapses, as in the case of the first embodiment described above. When the element impedance Rs is calculated, a voltage is applied to the oxygen sensor 10 as described above. The output of the oxygen sensor 10 has a value that does not accurately correspond to the oxygen concentration in the exhaust gas until the influence of the voltage application disappears. For this reason, information on the oxygen concentration in the exhaust gas can be accurately detected based on the sensor output until the element impedance calculation interval T1 elapses after the influence of voltage application disappears from the sensor output. Limited in time.

酸素センサ10のセンサ出力から電圧印加の影響が消滅するのに要する時間は、素子インピーダンスRsが大きいほど長くなる。このため、素子インピーダンス算出間隔T1が一定であるとすれば、素子インピーダンスRsが小さい場合には、排気ガス中の酸素濃度に関する情報を正しく検知し得る期間が十分に確保できるものの、素子インピーダンスRsが大きい状況下では、そのような期間が確保できない事態が生ずる。   The time required for the influence of voltage application to disappear from the sensor output of the oxygen sensor 10 increases as the element impedance Rs increases. For this reason, if the element impedance calculation interval T1 is constant, if the element impedance Rs is small, the element impedance Rs can be sufficiently ensured while the information on the oxygen concentration in the exhaust gas can be properly detected. Under large circumstances, such a period cannot be secured.

図10は、上記の事態に対処すべく、本実施形態において実現される動作を説明するためのタイミングチャートである。具体的には、図10(A)は、素子インピーダンスRsが大きい場合に実現される酸素センサ10のセンサ出力の波形を示す。また、図10(B)は、素子インピーダンスRsが小さい場合に実現される酸素センサ10のセンサ出力の波形を示す。図10(A)および図10(B)において、T1として示される期間は、上記の素子インピーダンス算出期間である。また、T2として示される期間は、センサ出力のサンプリングが禁止される期間である。   FIG. 10 is a timing chart for explaining operations realized in the present embodiment in order to cope with the above situation. Specifically, FIG. 10A shows a sensor output waveform of the oxygen sensor 10 realized when the element impedance Rs is large. FIG. 10B shows a waveform of the sensor output of the oxygen sensor 10 realized when the element impedance Rs is small. 10A and 10B, the period indicated as T1 is the above-described element impedance calculation period. A period indicated as T2 is a period during which sensor output sampling is prohibited.

図10(A)および図10(B)に示すように、本実施形態のシステムは、素子インピーダンスRsが大きい場合には、素子インピーダンス算出間隔T1を長く設定し、かつ、サンプリング禁止期間T2を長く設定する。また、素子インピーダンスRsが小さい場合は、素子インピーダンス算出間隔T1を短く設定し、かつ、サンプリング禁止期間T2を短く設定する。T1およびT2がこのように設定されると、素子インピーダンスRsを算出するための電圧印加の影響がセンサ出力から消滅する期間の長短に関わらず、正常なセンサ出力を取得できる期間を十分に確保することができる。このため、本実施形態のシステムによれば、酸素センサ10の素子インピーダンスRsに関わらず、常に適正に排気ガス中の酸素濃度に関する情報を検知することができる。   As shown in FIGS. 10A and 10B, in the system of this embodiment, when the element impedance Rs is large, the element impedance calculation interval T1 is set long, and the sampling inhibition period T2 is lengthened. Set. When the element impedance Rs is small, the element impedance calculation interval T1 is set short, and the sampling prohibition period T2 is set short. When T1 and T2 are set in this way, a sufficient period for obtaining normal sensor output is ensured regardless of the length of time during which the influence of voltage application for calculating element impedance Rs disappears from the sensor output. be able to. For this reason, according to the system of the present embodiment, information regarding the oxygen concentration in the exhaust gas can always be detected appropriately regardless of the element impedance Rs of the oxygen sensor 10.

図11は、上記の機能を実現するためのECU20が実行する制御ルーチンのフローチャートを示す。尚、図11において、図5または図8に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。   FIG. 11 shows a flowchart of a control routine executed by the ECU 20 for realizing the above function. In FIG. 11, the same steps as those shown in FIG. 5 or FIG. 8 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.

図11に示すルーチンでは、先ず、カウンタTCOUNTのカウントアップと共に、素子インピーダンス算出間隔T1の設定と、サンプリング禁止期間T2の設定とが行われる(ステップ120)。
本実施形態において、ECU20は、素子インピーダンスRsとの関係でT1を定めたマップ、およびT2を定めたマップを記憶している。本ステップ120では、それらのマップを参照することにより、T1およびT2が設定される。
In the routine shown in FIG. 11, the element impedance calculation interval T1 and the sampling prohibition period T2 are set together with the counting up of the counter TCOUNT (step 120).
In the present embodiment, the ECU 20 stores a map that defines T1 and a map that defines T2 in relation to the element impedance Rs. In step 120, T1 and T2 are set by referring to these maps.

上記ステップ120の処理が終了すると、ステップ100の処理、すなわち、TCOUNT≧T1の成立を判定する処理が実行される。この条件が成立すると判別された場合は、以後、ステップ104において素子インピーダンスRsの算出と、カウンタTCOUNTのクリア処理とが行われた後、今回の処理サイクルが終了される。一方、上記の条件が成立しないと判別された場合は、TCOUNT≧T2が成立するか否かが判別される(ステップ122)。   When the process of step 120 is completed, the process of step 100, that is, the process of determining whether TCOUNT ≧ T1 is satisfied is executed. If it is determined that this condition is satisfied, the element impedance Rs is calculated and the counter TCOUNT is cleared in step 104, and then the current processing cycle is terminated. On the other hand, if it is determined that the above condition is not satisfied, it is determined whether or not TCOUNT ≧ T2 is satisfied (step 122).

TCOUNT≧T2が成立しないと判別された場合は、素子インピーダンスRsが算出された後、未だサンプリング禁止期間T2が経過していないと判断することができる。図11に示すルーチンでは、この場合、以後、センサ出力のサンプリングが行われることなく今回の処理サイクルが終了される。これに対して、TCOUNT≧T2が成立すると判別された場合は、サンプリング禁止期間T2が既に経過していると判断することができる。この場合、以後、ステップ102において、センサ出力のサンプリングが行われた後、今回の処理サイクルが終了される。これらの処理によれば、サンプリング禁止期間T2の経過後、素子インピーダンス算出間隔T1が経過するまでの間に限り、サンプリング間隔毎にセンサ出力を取り込むことができる。   If it is determined that TCOUNT ≧ T2 does not hold, it can be determined that the sampling prohibition period T2 has not yet elapsed after the element impedance Rs is calculated. In the routine shown in FIG. 11, in this case, the current processing cycle is terminated without sampling the sensor output. On the other hand, if it is determined that TCOUNT ≧ T2 is established, it can be determined that the sampling prohibition period T2 has already elapsed. In this case, after that, after the sensor output is sampled in step 102, the current processing cycle is terminated. According to these processes, the sensor output can be taken in every sampling interval only after the sampling inhibition period T2 elapses and until the element impedance calculation interval T1 elapses.

上記ステップ120において用いられるT1に関するマップ、およびT2に関するマップは、共に、素子インピーダンスRsが大きいほどT1或いはT2が大きな値となるように設定されている。より具体的には、素子インピーダンス算出間隔T1に関するマップは、素子インピーダンスRsの値に関わらず、酸素センサ10が正常なセンサ出力を発生する期間が常に十分に確保されるようにRsとT1の関係を定めている。また、サンプリング禁止期間T2に関するマップは、酸素センサ10のセンサ出力に電圧印加の影響が残存する期間がサンプリング禁止期間T2となるように、T2の値が素子インピーダンスRsとの関係で定められている。このため、図11に示すルーチンによれば、素子インピーダンスRsの値に関わらず、酸素センサ10が正常な出力を発する期間を常に十分に確保することができると共に、正しいセンサ出力のみをサンプリングすることができる。 従って、本実施形態のシステムによれば、素子インピーダンスRsを精度良く検出する機能と、排気ガス中の酸素濃度に関する情報を精度良く検出する機能とを共に実現することができる。   Both the map relating to T1 and the map relating to T2 used in step 120 are set so that the larger the element impedance Rs, the larger the value of T1 or T2. More specifically, the map relating to the element impedance calculation interval T1 is a relationship between Rs and T1 so that the period during which the oxygen sensor 10 generates a normal sensor output is always sufficiently secured regardless of the value of the element impedance Rs. Is stipulated. In addition, the map related to the sampling prohibition period T2 is determined in relation to the element impedance Rs so that the period in which the influence of voltage application remains on the sensor output of the oxygen sensor 10 becomes the sampling prohibition period T2. . Therefore, according to the routine shown in FIG. 11, it is possible to always ensure a sufficient period for the oxygen sensor 10 to emit a normal output regardless of the value of the element impedance Rs, and to sample only the correct sensor output. Can do. Therefore, according to the system of the present embodiment, it is possible to realize both the function of accurately detecting the element impedance Rs and the function of accurately detecting information related to the oxygen concentration in the exhaust gas.

ところで、上述した実施の形態2においては、素子インピーダンス算出間隔T1およびサンプリング禁止期間T2を、素子インピーダンスRsに基づいて設定することとしているが、その設定の手法はこれに限定されるものではなく、それらを設定する際には、実施の形態1の場合と同様に、酸素センサ10の通常のセンサ出力値を考慮してもよい。より具体的には、T1およびT2は、それぞれ、酸素センサ10の通常のセンサ出力値と、電圧印加時におけるセンサ出力の到達値との差が小さく、データの収束に要する時間が短いと予想されるほど、小さな値に設定することとしてもよい。   In the second embodiment described above, the element impedance calculation interval T1 and the sampling prohibition period T2 are set based on the element impedance Rs. However, the setting method is not limited to this, When setting them, the normal sensor output value of the oxygen sensor 10 may be considered as in the case of the first embodiment. More specifically, each of T1 and T2 is expected to have a small difference between the normal sensor output value of the oxygen sensor 10 and the reached value of the sensor output when a voltage is applied, and the time required for data convergence is short. The smaller the value, the better.

また、上述した実施の形態3においては、ECU20の制御対象が酸素センサ(排気空燃比がリッチであるかリーンであるかに応じた出力を発するセンサ)に限定されているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明は、酸素センサに限らず、被検出ガス中の酸素濃度(空燃比)を表す出力を発する空燃比センサに適用することとしてもよい。   Further, in the above-described third embodiment, the ECU 20 is limited to the oxygen sensor (sensor that generates an output depending on whether the exhaust air-fuel ratio is rich or lean). It is not limited to. That is, the present invention is not limited to the oxygen sensor, and may be applied to an air-fuel ratio sensor that generates an output representing the oxygen concentration (air-fuel ratio) in the gas to be detected.

尚、上述した実施の形態3においては、素子インピーダンス算出間隔T1が前記第の発明における「所定間隔」に相当していると共に、ECU20が、上記ステップ104の処理を実行することにより前記第の発明における「インピーダンス検出手段」が、上記ステップ120の処理を実行することにより前記第の発明における「インピーダンス検出間隔設定手段」が、それぞれ実現されている。
また、上述した実施の形態3においては、サンプリング禁止期間T2が前記第の発明における「所定期間」に相当していると共に、ECU20が、上記ステップ100および122の処理を実行することにより前記第の発明における「出力取得期間設定手段」が、上記ステップ120の処理を実行することにより前記第の発明における「出力非取得期間設定手段」が、それぞれ実現されている。
In the third embodiment described above, the element impedance calculation interval T1 corresponds to the “predetermined interval” in the fourth aspect of the invention, and the ECU 20 executes the processing of step 104 above to execute the fourth step. The “impedance detection means” in the present invention realizes the “impedance detection interval setting means” in the fourth invention by executing the processing of step 120 described above.
In the above-described third embodiment, the sampling prohibition period T2 corresponds to the “predetermined period” in the fifth aspect of the invention, and the ECU 20 executes the processing of steps 100 and 122 described above. It is "output acquisition period setting means" 5 in the invention of "egress-acquisition period setting means" in the fifth aspect of the present invention by executing the process of step 120 is implemented, respectively.

実施の形態4.
次に、図12乃至図15を参照して、本発明の実施の形態4について説明する。
本実施形態のシステムは、実施の形態3の装置において、ECU20に、上記図11に示すルーチンに代えて後述する図14に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
Embodiment 4 FIG.
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The system of the present embodiment can be realized by causing the ECU 20 to execute a routine shown in FIG. 14 described later in place of the routine shown in FIG. 11 in the apparatus of the third embodiment.

上述した実施の形態3の装置は、既述した通り、素子インピーダンスRsが大きいほど、素子インピーダンス算出間隔T1を長期化させることとしている。図12は、このような設定を満たすものとして、実施の形態3の装置において用いることのできる素子インピーダンス算出間隔T1のマップの一例である(図11,ステップ120参照)。このマップによれば、素子インピーダンスRsが上方収束値RsHと下方収束値RsLに挟まれる領域では、素子インピーダンスRsに対してリニアな関係を示すように素子インピーダンス算出間隔T1が決定され、素子インピーダンスRsが上方収束RsHを越える領域および下方収束値RsLを下回る領域では、素子インピーダンス算出間隔T1が、それぞれ所定の上限値T1maxまたは下限値T1minに決定される。この場合、素子インピーダンスRsを検出するための電圧が酸素センサ10に印加される間隔は、素子インピーダンスRsが大きいほど長くなり、また、素子インピーダンスRsが小さいほど短くなる。   As described above, the device according to the third embodiment increases the element impedance calculation interval T1 as the element impedance Rs increases. FIG. 12 is an example of a map of the element impedance calculation interval T1 that can be used in the apparatus of the third embodiment as satisfying such setting (see step 120 in FIG. 11). According to this map, in the region where the element impedance Rs is sandwiched between the upper convergence value RsH and the lower convergence value RsL, the element impedance calculation interval T1 is determined so as to show a linear relationship with the element impedance Rs, and the element impedance Rs In the region where the value exceeds the upper convergence RsH and the region below the lower convergence value RsL, the element impedance calculation interval T1 is determined to be a predetermined upper limit value T1max or a lower limit value T1min, respectively. In this case, the interval at which the voltage for detecting the element impedance Rs is applied to the oxygen sensor 10 becomes longer as the element impedance Rs is larger, and becomes shorter as the element impedance Rs is smaller.

図13は、酸素センサ10の素子温度と素子インピーダンスRsとの関係を示す図である。この図に示すように、素子インピーダンスRsは、酸素センサの素子温度が上昇するに連れて小さな値となる。素子インピーダンス検出用の電圧が酸素センサ10に印加される場合に、酸素センサ10を流れる電流Iは、素子インピーダンスRsが小さいほど多量となる。このため、その電流Iは、酸素センサ10の素子温度が上昇するに連れて多量となる。   FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the element temperature of the oxygen sensor 10 and the element impedance Rs. As shown in this figure, the element impedance Rs becomes a small value as the element temperature of the oxygen sensor increases. When a voltage for detecting element impedance is applied to the oxygen sensor 10, the current I flowing through the oxygen sensor 10 increases as the element impedance Rs decreases. For this reason, the current I increases as the element temperature of the oxygen sensor 10 increases.

図12に示すマップによれば、素子インピーダンスRsが下方収束値RsLを下回るような場合、つまり、電圧印加時に多大な電流Iが流通するような場合には、素子インピーダンス算出間隔T1が下限値とされる。この場合、素子インピーダンスRsの検出が頻繁に行われることとなり、その結果、酸素センサ10には、多大な電流Iが頻繁に流通することになる。酸素センサ10は、そこを流れる電流Iが多大であるほど、また、その電流Iの流通時間が長いほど、大きなダメージを受ける。このため、素子インピーダンス算出間隔T1が図12に示すようなマップに従って決定されるとすれば、素子温度が十分に上昇した後に、酸素センサ10に大きなダメージが加わり易い。そこで、本実施形態では、素子インピーダンスRsが十分に低い領域では、酸素センサ10に対する電圧印加頻度を下げるべく、素子インピーダンス算出間隔T1を、大きな値とすることとした。   According to the map shown in FIG. 12, when the element impedance Rs falls below the downward convergence value RsL, that is, when a large current I flows during voltage application, the element impedance calculation interval T1 is the lower limit value. Is done. In this case, the element impedance Rs is frequently detected, and as a result, a large amount of current I is frequently circulated through the oxygen sensor 10. The oxygen sensor 10 is greatly damaged as the current I flowing therethrough is increased and the circulation time of the current I is increased. For this reason, if the element impedance calculation interval T1 is determined according to a map as shown in FIG. 12, the oxygen sensor 10 is likely to be greatly damaged after the element temperature has sufficiently increased. Therefore, in the present embodiment, in a region where the element impedance Rs is sufficiently low, the element impedance calculation interval T1 is set to a large value in order to reduce the frequency of voltage application to the oxygen sensor 10.

図14は、上記の機能を実現するために本実施形態においてECU20が実行する制御ルーチンのフローチャートを示す。図14に示すルーチンは、ステップ120がステップ130に置き換えられている点を除き、図11に示すルーチンと同様である。尚、図14において、図11に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。   FIG. 14 shows a flowchart of a control routine executed by the ECU 20 in the present embodiment in order to realize the above function. The routine shown in FIG. 14 is the same as the routine shown in FIG. 11 except that step 120 is replaced with step 130. In FIG. 14, the same steps as those shown in FIG. 11 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.

図14に示すルーチン中、ステップ130では、a)カウンタTCOUNTのカウントアップ、b)素子インピーダンス算出間隔T1の設定、およびc)サンプリング禁止期間T2の設定が行われる。これらの処理のうち、a)およびc)の処理は、実施の形態3の場合と同様の手法で行われる(図11;ステップ120参照)。そして、b)素子インピーダンス算出間隔T1の設定は、図15に示すマップを参照して行われる。   In the routine shown in FIG. 14, in step 130, a) the counter TCOUNT is counted up, b) the element impedance calculation interval T1 is set, and c) the sampling inhibition period T2 is set. Among these processes, the processes a) and c) are performed in the same manner as in the third embodiment (see FIG. 11; step 120). Then, b) the element impedance calculation interval T1 is set with reference to the map shown in FIG.

図15は、本実施形態において、ECU20が、素子インピーダンス算出間隔T1を設定するために記憶しているマップの一例を示す。図15に示すマップの横軸には、下方収束値RsLより小さい所定の閾値RsTHが設定されている。このマップは、素子インピーダンスRsが閾値RsTHを越える領域では、図12に示すマップと同様に設定されている。そして、図15に示すマップは、素子インピーダンスRsが閾値RsTHを下回る領域では、センサインピーダンスRsが減少するに連れて、素子インピーダンス算出間隔T1が、急激に上限値T1maxとなるように設定されている。   FIG. 15 shows an example of a map that the ECU 20 stores in order to set the element impedance calculation interval T1 in the present embodiment. A predetermined threshold RsTH smaller than the downward convergence value RsL is set on the horizontal axis of the map shown in FIG. This map is set similarly to the map shown in FIG. 12 in the region where the element impedance Rs exceeds the threshold value RsTH. The map shown in FIG. 15 is set so that the element impedance calculation interval T1 rapidly becomes the upper limit value T1max as the sensor impedance Rs decreases in the region where the element impedance Rs falls below the threshold value RsTH. .

図15に示す閾値RsTHは、素子インピーダンス算出間隔T1を下限値T1minとした場合に、酸素センサ10に不当に大きなダメージを与えることのない最小の素子インピーダンスRsとして設定された値である。つまり、図15に示すマップによれば、酸素センサ10の素子インピーダンスRsがRsTHとなった場合、素子インピーダンス算出間隔T1は下限値T1minに決定される。この場合、酸素センサ10には、素子インピーダンス検出用の電圧が、下限値T1minの間隔で繰り返し印加される。個々の電圧印加により、酸素センサ10には、印加電圧VをRsTHで除した値に相当する電流I=V/RsTHが流通する。そして、閾値RsTHは、酸素センサ10に不当なダメージを与えることなく、T1minの間隔で繰り返し流通させ得る最大の電流Iを発生させる素子インピーダンスRsである。   The threshold value RsTH shown in FIG. 15 is a value set as the minimum element impedance Rs that does not unreasonably damage the oxygen sensor 10 when the element impedance calculation interval T1 is the lower limit value T1min. That is, according to the map shown in FIG. 15, when the element impedance Rs of the oxygen sensor 10 becomes RsTH, the element impedance calculation interval T1 is determined to be the lower limit value T1min. In this case, a voltage for detecting element impedance is repeatedly applied to the oxygen sensor 10 at intervals of the lower limit value T1min. With each voltage application, a current I = V / RsTH corresponding to a value obtained by dividing the applied voltage V by RsTH flows through the oxygen sensor 10. The threshold value RsTH is an element impedance Rs that generates the maximum current I that can be repeatedly circulated at intervals of T1 min without undue damage to the oxygen sensor 10.

図14に示すルーチンによれば、図15に示すマップに従って設定された素子インピーダンス算出間隔T1で素子インピーダンスRsの検出処理が繰り返される。この場合、電圧印加に伴って酸素センサ10が受けるダメージは、その電圧印加の間隔(T1)と、電圧印加に伴って生ずる電流Iとの関係で、素子インピーダンスRsが閾値RsTHと一致する場合において最も大きなものとなる。そして、閾値RsTHは、既述した通り、そのような場合に酸素センサ10が受けるダメージが不当に大きなものとならないように設定されている。このため、本実施形態においては、素子インピーダンスRsが如何なる値であっても、素子インピーダンスRsの検出処理が繰り返されることにより、酸素センサ10に不当なダメージが加わることはない。   According to the routine shown in FIG. 14, the element impedance Rs detection process is repeated at the element impedance calculation interval T1 set according to the map shown in FIG. In this case, the damage to the oxygen sensor 10 due to voltage application is when the element impedance Rs matches the threshold value RsTH due to the relationship between the voltage application interval (T1) and the current I generated by voltage application. It will be the biggest one. The threshold value RsTH is set so that the damage received by the oxygen sensor 10 in such a case does not become unreasonably large as described above. For this reason, in this embodiment, no matter what value the element impedance Rs has, the oxygen sensor 10 will not be unduly damaged by repeating the detection process of the element impedance Rs.

以上説明した通り、本実施形態の装置は、酸素センサ10の素子インピーダンスRsが十分に小さい領域では、素子インピーダンスRsの検出頻度を下げることにより、酸素センサ10に不当なダメージが加わるのを防ぐことができる。このため、本実施形態の装置によれば、実施の形態3の装置と同様の効果を達成しつつ、更に、酸素センサ10の劣化を十分に抑制できるという効果をも達成することができる。   As described above, the apparatus of the present embodiment prevents the oxygen sensor 10 from being inappropriately damaged by reducing the frequency of detection of the element impedance Rs in a region where the element impedance Rs of the oxygen sensor 10 is sufficiently small. Can do. For this reason, according to the apparatus of this embodiment, while achieving the effect similar to the apparatus of Embodiment 3, the effect that deterioration of the oxygen sensor 10 can fully be suppressed can also be achieved.

尚、上述した実施の形態4においては、ECU20が、上記ステップ130において、図15に示すマップを参照して素子インピーダンス算出間隔T1を決定することにより、前記第の発明における「インピーダンス検出間隔設定手段」及び「低インピーダンス時検出間隔設定手段」が実現されている。 In the fourth embodiment described above, ECU 20 is, in step 130, by determining the element impedance calculation interval T1 by referring to a map shown in FIG. 15, set "impedance detection interval in the invention of the sixth Means "and" Low impedance detection interval setting means " are realized.

本発明の実施の形態1の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of Embodiment 1 of this invention. 図2(A)乃至図2(E)は本発明の実施の形態1において実現される動作を説明するためのタイミングチャートである。2A to 2E are timing charts for explaining operations realized in the first embodiment of the present invention. 図1に示す酸素センサの等価回路図である。It is an equivalent circuit schematic of the oxygen sensor shown in FIG. 図1に示す酸素センサに対して電圧が印加された前後におけるセンサ出力の波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform of the sensor output before and behind the voltage being applied with respect to the oxygen sensor shown in FIG. 本発明の実施の形態1において実行される制御ルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the control routine performed in Embodiment 1 of the present invention. 図5に示すルーチン中で第2ポートのON時間を算出する際に用いられる手法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method used when calculating the ON time of a 2nd port in the routine shown in FIG. 図1に示す酸素センサに対して電圧が印加された前後におけるセンサ出力の波形を素子インピーダンスRsとの関係で表した図である。It is the figure which represented the waveform of the sensor output before and after the voltage was applied with respect to the oxygen sensor shown in FIG. 1 by the relationship with element impedance Rs. 本発明の実施の形態2において実行される制御ルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the control routine performed in Embodiment 2 of the present invention. 図8に示すルーチン中でデータ破棄回数AD1を算出する際に参照されるマップの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the map referred when calculating the data discard frequency AD1 in the routine shown in FIG. 図10(A)および図10(B)は本発明の実施の形態3において実現される動作の概要を説明するためのタイミングチャートである。FIGS. 10A and 10B are timing charts for explaining the outline of the operation realized in the third embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態3において実行される制御ルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the control routine performed in Embodiment 3 of the present invention. 本発明の実施の形態3において用いることのできる素子インピーダンス算出間隔T1のマップの一例である。It is an example of the map of the element impedance calculation space | interval T1 which can be used in Embodiment 3 of this invention. 図1に示す酸素センサの素子温度と素子インピーダンスRsとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the element temperature of the oxygen sensor shown in FIG. 1, and element impedance Rs. 本発明の実施の形態4において実行される制御ルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the control routine performed in Embodiment 4 of the present invention. 図14に示す制御ルーチンにおいて参照される素子インピーダンス算出間隔T1のマップの一例である。15 is an example of a map of element impedance calculation intervals T1 referred to in the control routine shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10 酸素センサ
20 ECU(Electronic Control Unit)
22 第1スイッチ素子
24 第1ポート
26 第2抵抗
28 第1サンプリング点
30 第1抵抗
42 第2スイッチ素子
44 第2ポート
50 第2サンプリング点
Rs 素子インピーダンス
RsTH 閾値
10 Oxygen sensor 20 ECU (Electronic Control Unit)
22 1st switch element 24 1st port 26 2nd resistance 28 1st sampling point 30 1st resistance 42 2nd switch element 44 2nd port 50 2nd sampling point
Rs Element impedance
RsTH threshold

Claims (6)

被検出ガス中の酸素濃度と相関を有する出力を発するガス濃度センサの制御装置であって、
インピーダンス検出用電圧を前記ガス濃度センサに印加して、当該ガス濃度センサの素子インピーダンスを検出するインピーダンス検出手段と、
前記インピーダンス検出用電圧が前記ガス濃度センサに印加された後、当該ガス濃度センサが自ら発するのと同じ電圧、或いはその電圧から見て前記インピーダンス検出用電圧と逆向きの電圧を、所定期間だけ前記ガス濃度センサに印加する逆電圧印加手段と、
前記素子インピーダンスが大きいほど、前記所定期間を長く設定する逆電圧印加期間設定手段と、
を備えることを特徴とするガス濃度センサの制御装置。
A control device for a gas concentration sensor that emits an output having a correlation with an oxygen concentration in a gas to be detected,
Impedance detection means for applying an impedance detection voltage to the gas concentration sensor to detect an element impedance of the gas concentration sensor;
After the impedance detection voltage is applied to the gas concentration sensor, the same voltage as that generated by the gas concentration sensor, or a voltage opposite to the impedance detection voltage as viewed from the voltage, is applied for a predetermined period. Reverse voltage applying means for applying to the gas concentration sensor;
Reverse voltage application period setting means for setting the predetermined period longer as the element impedance is larger;
A control device for a gas concentration sensor, comprising:
前記逆電圧印加期間設定手段は、前記ガス濃度センサが自ら発する電圧と前記インピーダンス検出用電圧との差が小さいほど、前記所定期間を短く設定することを特徴とする請求項1記載のガス濃度センサの制御装置。   2. The gas concentration sensor according to claim 1, wherein the reverse voltage application period setting means sets the predetermined period to be shorter as a difference between the voltage generated by the gas concentration sensor and the impedance detection voltage is smaller. Control device. 被検出ガス中の酸素濃度と相関を有する出力を発するガス濃度センサの制御装置であって、
インピーダンス検出用電圧を前記ガス濃度センサに印加して、当該ガス濃度センサの素子インピーダンスを検出するインピーダンス検出手段と、
前記インピーダンス検出用電圧が前記ガス濃度センサに印加された後、所定期間は、前記ガス濃度センサの出力を破棄するデータ破棄手段と、
前記素子インピーダンスが大きいほど、前記所定期間を長く設定するデータ破棄期間設定手段と、
を備えることを特徴とするガス濃度センサの制御装置。
A control device for a gas concentration sensor that emits an output having a correlation with an oxygen concentration in a gas to be detected,
Impedance detection means for applying an impedance detection voltage to the gas concentration sensor to detect an element impedance of the gas concentration sensor;
Data discarding means for discarding the output of the gas concentration sensor for a predetermined period after the impedance detection voltage is applied to the gas concentration sensor;
Data discard period setting means for setting the predetermined period longer as the element impedance is larger;
A control device for a gas concentration sensor, comprising:
被検出ガス中の酸素濃度と相関を有する出力を発するガス濃度センサの制御装置であって、
所定間隔毎に、インピーダンス検出用電圧を前記ガス濃度センサに印加して、当該ガス濃度センサの素子インピーダンスを検出するインピーダンス検出手段と、
前記素子インピーダンスが大きいほど、前記所定間隔を長く設定するインピーダンス検出間隔設定手段と、
を備えることを特徴とするガス濃度センサの制御装置。
A control device for a gas concentration sensor that emits an output having a correlation with an oxygen concentration in a gas to be detected,
Impedance detection means for detecting an element impedance of the gas concentration sensor by applying an impedance detection voltage to the gas concentration sensor at predetermined intervals;
Impedance detection interval setting means for setting the predetermined interval longer as the element impedance is larger;
A control device for a gas concentration sensor, comprising:
前記素子インピーダンスの検出後、所定期間が経過した時点から、前記ガス濃度センサに再び前記インピーダンス検出用電圧が印加されるまでの期間を、当該ガス濃度センサの出力取得期間とする出力取得期間設定手段と、
前記素子インピーダンスが大きいほど、前記所定期間を長く設定する出力非取得期間設定手段と、
を備えることを特徴とする請求項4記載のガス濃度センサの制御装置。
Output acquisition period setting means for setting a period from when a predetermined period has elapsed after detection of the element impedance to when the impedance detection voltage is applied again to the gas concentration sensor as an output acquisition period of the gas concentration sensor When,
An output non-acquisition period setting means for setting the predetermined period to be longer as the element impedance is larger;
The gas concentration sensor control device according to claim 4, further comprising:
前記インピーダンス検出間隔設定手段は、前記素子インピーダンスが所定閾値以上である領域で、当該素子インピーダンスが大きいほど前記所定間隔を長く設定するものであり
前記素子インピーダンスが前記所定閾値を下回る領域で、前記所定間隔を、前記素子インピーダンスが前記所定閾値と一致する場合に設定される所定間隔に比して長く設定する低インピーダンス時検出間隔設定手段を更に備えることを特徴とする請求項4または5記載のガス濃度センサの制御装置。
The impedance detection interval setting means, the area wherein the element impedance is equal to or greater than a predetermined threshold value, which is set longer the predetermined distance as the element impedance is large,
Low-impedance detection interval setting means for setting the predetermined interval longer than a predetermined interval set when the element impedance matches the predetermined threshold in a region where the element impedance is lower than the predetermined threshold. control apparatus for a gas concentration sensor according to claim 4 or 5, wherein further comprising.
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